第二章 コンピュータの構成要素（ＰＤＦ）
１．コンピュータ装置
２．コンピュータの性能
３．コンピュータの機能とOS
４．コンピュータへの命令
制御機能 |
CPU |
クロック |
データは超高速でコンピュータの”神経細胞（プリント基盤）”内を飛び交うが、いつ出て、いつ着くかのタイミングをとる。100万分の１秒の単位でのタイミングになる。 |
演算機能 |
演算ユニット |
＋−×÷の計算をする。 |
記憶機能 |
ＲＯＭとＲＡＭ |
磁気の力でデータ記憶し計算にまわす。 |
ＣＤＲＯＭ |
入力機能 |
キーボード |
人間がコンピュータに命令するためのインターフェース。 |
マウス |
出力機能 |
画面 |
コンピュータからの結果を人間にわかるように表示する。 |
プリンター |
- ＣＰＵ：Central Processing Unit（中央処理装置）
- ＲＯＭ：Read Only Memory（読み込み専用メモリ）
- ＲＡＭ：Random Access Memory（読み書き自由メモリ）
- ＣＤＲＯＭ：Compact DISK ROM（携帯用読み込み専用ディスクメモリ）
実行速度（速さ）：CPU
- タイミングが短いほど速い：一秒間に計算する回数
- PlayStation2のEmotion Engine：300MHz
- Hz（ヘルツ） 一秒間の振動数
- K（キロ） 千倍 1km=1000m
- M（メガ） 百万倍 1Mton=1,000,000ton
- G（ギガ） １０億倍 1Gyear=1,000,000,000year
- 300MHz=300×百万＝３億
データ記憶量（量）：ROM・RAM
- 記憶できる文字・数値の数(0か1)が多いほど性能がよい
- PlayStation2のEmotion Engine：３２ＭＢ
- B（バイト）
- ８桁の２進数：00000000〜11111111
- ８桁の１０進数：00000000〜99999999
- Bit（ビット） 2進数桁数：８桁＝８ビット＝１バイト
- 32MB=32×百万倍バイト＝３２００万種類の文字
なぜ８ビットが単位？
- 使いやすいコンピュータは英語が打てること
- コンピュータが英語や数字や記号などを覚えていること
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小文字・大文字で２６文字×２ |
５２文字 |
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数字「０、１、・・・、９」 |
１０文字 |
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演算「＋、−、＊、／、＝、＜、＞」 |
７文字 |
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括弧「（、）、｛、｝、［、］」 |
６文字 |
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単位「＄、％」 |
２文字 |
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英語文章「，、.、！、？、'、;、
空白」 |
８文字 |
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その他記号で「＃、＾、｜、＠」 |
４文字 |
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画面上を移動する「↑、↓、→、←」 |
４文字 |
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合計 |
９３文字 |
⇒約１００文字程度
- 2進数７桁⇒２７＝１２８文字⇒７ビット？でいい！？
- 最初のチップ：２ビット
- 次のチップ：２ビットを一緒にして４ビット
- その次のチップ：４ビットを一緒にして８ビット
- その次のチップ：８ビットを一緒にして１６ビット
- その次のチップ：１６ビットを一緒にして３２ビット
- ⇒必ず倍々になる
- ８ビットで英語が打てるコンピュータができる！！！
- 大文字Aはコンピュータでは数値６５で「01000001」：英語一文字分の容量
- 日本語は？「かな」なら５１文字＋５０文字でＯＫ!!!
データ移動量（量）:メモリバス、データバス
- 記憶したデータの移動用道幅、広いほど性能がよい
- PlayStation2のEmotion Engine：１２８ビット
機種名 |
バス幅 |
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ファミコン |
８ビット＝１バイト |
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スーパーファミコン |
１６ビット＝２バイト |
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PlayStation |
３２ビット＝４バイト |
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Nintendo64 |
６４ビット＝８バイト |
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DreamCast |
１２８ビット＝１６バイト |
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PlayStation2 |
- 一秒間にどのくらいのデータを処理するか？
- PlayStation2：３００MHz×１６バイト
- ＝一秒間に３億回×一回に１６バイト分
- ＝一秒間に４８億バイト分
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機種名 |
MHz |
ﾊﾞｲﾄ |
一秒間の転送量 |
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ファミコン |
3.1 |
１ |
300万ﾊﾞｲﾄ |
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スーパーファミコン |
3.58 |
２ |
700万ﾊﾞｲﾄ |
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PlayStation |
33.8 |
４ |
1憶3500万ﾊﾞｲﾄ |
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Nintendo64 |
93.75 |
８ |
7憶5000万ﾊﾞｲﾄ |
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DreamCast |
200 |
１６ |
32憶ﾊﾞｲﾄ |
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PlayStation2 |
300 |
48憶ﾊﾞｲﾄ |
どのように画面に文字や絵が出るの
- １）コンピュータがキーボードやマウスやハードディスクがついていることを認識する（ＢＩＯＳ：基本入出力管理）。色々なところからデータが入ってくる。
- ２）キーボードから入力すると
- キー固有番号を読み取り
- キーボード上の文字（Ａなど）を文字番号（６５など）に変換
- 対応する文字データを記憶領域から探し
- 画面表示用の記憶領域（ＶＲＡＭ：ビデオ専用メモリ）に転送
- 画面のドットをそれぞれＯＮ
- 会社によって違いがある．．．
- キー固有番号の割り振り方が違う
- 文字データの記憶領域が違う
- 画面表示用の記憶領域が違う
- 不便である．．．違いを吸収する。 OSの登場
- ＯＳの例
- MSDOS（MicroSoft Disk Operating System）
- MS Windows系列（Windows3.1, Windows95, Windows98）
- MS WindowsNT系列（Windows New Technology）
- MacOS（Macintosh Operating System）
- UNIX, Linux
準備
- １）コンピュータへの命令を、英字・数字・記号などで表せるプログラム言語にする。命令を一つ一つ順番に書いていく。
- ２）作成したプログラムをディスクへ保存する。もし必要ならデータも別に保存しておく（例えば、攻略したステージ番号や残りのキャラ数など）
実行
- １）ＣＰＵが実行プログラム初期値（プログラムカウンター）を参照、最初のメモリ無内容を読み取り解読・演算を行う。
- ２）解読結果、どの装置を動かせばよいかを判断し、その装置に命令を送る。
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アドレスバス |
実行する命令の記憶されている住所を知るための電気信号の流れ |
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命令解読部 |
読み取った命令をコンピュータ用に翻訳する |
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データバス |
命令を実行後、必要ならデータを取りこむための電気信号の流れ |
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レジスター |
取りこんだデータを計算用に待機させておく（記憶機能） |
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論理演算ユニット |
レジスターから２つの値を読み取り命令に従い演算する |
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整数演算ユニット |
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浮動小数点演算ユニット |
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プログラムカウンター |
次に実行する命令の住所が入っている |
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