PowerPoint プレゼンテーション

(1)

1

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 1¹

１．コンピュータの概要

❒コンピュータとは

・データを処理するシステム

・種々のハードウェアとソフトウェアなどを組み合わせて動作

❒アナログ式とディジタル式

・アナログ式：演算増幅器(アナログ回路)を組み合わせ、加減算や微積分などを行う。

・ディジタル式：数値から変換されたディジタルデータを処理する。

※アナログ式は1960年代に利用されたが、演算回路の汎用性や演算精度に限界あり。ディジタル式の進展とともに姿を消した。

❒利用形態の変化

・個人利用・携帯型のＰＣ（Personal Computer）が進展

→デスクトップ型、ラップトップ型、ノート型、タブレット型、パームトップ型

（PDA、スマートフォン）、ウエアラブル型

(2)

２．世界初の商用ディジタルコンピュータ

ＥＮＩＡＣと呼ばれる。軍事目的（弾道計算や暗号解読用）。

・Electronic Numerical Integrator And Computer

・米ペンシルベニア大で開発された。1946年。

・1秒間に5000回の加算→弾道の計算を3秒程度で可能。以前は20分強。

出典西川猛史：図解雑学ＵＮＩＸ、ナツメ社、2002年2月

ENIAC - YouTube （3:08 1:40～）

UECｺﾐｭﾆｹｰｼｮﾝﾐｭｰｼﾞｱﾑ（第6展示室）

http://www.museum.uec.ac.jp/regular.html

(3)

3

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 3³

参考ノイマン型コンピュータ

■記憶装置に格納されたプログラム（を構成する命令）を順番に読み込み、

記憶装置上のデータなどを用いて処理するタイプのコンピュータ。

■現在のコンピュータのほとんどがこの方式を採用。

(4)

３．ディジタルコンピュータの進展

築添明：未来を切り拓く半導体技術、電子情報通信学会東海支部学生講演会、2002.5.29

(5)

5

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 5⁵

４．ムーアの法則（Moore's law）

■ムーア（Gordon Moore）とは

・元インテル会長（米インテル社の創業者のひとり）

■ムーアの法則とは

・Mooreが1965年論文（下記）で示し、カリフォルニア工科大Mead教授が『ムーアの法則』と名付ける。

・1965年の論文： "Cramming more components onto integrated circuits", Electronics Magazine 19, April 1965．

・「チップに集積できる素子の数は年とともに指数関数的に増大する

（即ち、1.5年で2倍になる）」。

・式で表現すると、以下。

p＝２ ^ｎ/1.5 （ｎ年後の素子数はp倍）

(6)

https://ja.wikipedia.org/wiki/

http://www.itmedia.co.jp/bizid/articles/1112/27/news005.html

参考ムーアの法則（Moore's law）

(7)

7

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 7⁷

http://page-only-one.cocolog-nifty.com/imotora7/2011/04/index.html

参考ムーアの法則（Moore's law）

(8)

５．クロック周波数の変遷（K→M→G）

インテルのマイクロプロセッサの変遷

❒1971 4004 750KHz(即ち、750×10

³

ﾊﾟﾙｽ/秒)

❒1972 8008 ～800K

❒1974 8080 2M

❒1978 8086 ～10M

❒1979 8088 ～8M

❒1982 80286 ～12M

❒1985～89 80386DX ～33M

❒1989～1994 80486DX/DX2/DX4 ～100M

❒1993 Pentium ～200M

❒1997 MMXPentium ～233M

❒1995 PentiumPro ～200M

❒1997～98 PentiumⅡ ～450M

❒1999～2003 PentiumⅢ ～1.4G

❒2000～2002 PentiumⅣ ～2.8G

❒以降 Pentium、Celeronなど～3.06G (即ち、3.06×10

⁹

ﾊﾟﾙｽ/秒)

http://www.sanosemi.com/history_of_Intel_CPU_techspecs-mini.htmより（2006.5.24）

K（ｷﾛ）

M（ﾒｶﾞ）

G（ｷﾞｶﾞ）

(9)

9

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 9⁹

参考ＣＰＵクロックとバスクロック

外部からクロックを入力して、動作

最近のパソコンでは、

３GHz前後まで

ＧＨz（ｷﾞｶﾞﾍﾙﾂ）は１秒間に 10の9乗個のｸﾛｯｸﾊﾟﾙｽ。

即ち、１ｎｓ/ｸﾛｯｸﾊﾟﾙｽ

外部とのやり取り

主ﾒﾓﾘ

ｸﾛｯｸ

ｼﾞｪﾈﾚｰﾀ

内部処理

逓倍回路

①バスクロック

（例．800MHz）

②ＣＰＵクロック

（例．～３GHz）

水晶発振子

ＣＰＵ

（ICﾁｯﾌﾟに内蔵）

❒心臓の鼓動のようなもの。回路を動作させるために必要。

❒①バスクロックと②ＣＰＵクロックの２種に分かれる。

❒複雑な処理が必要なためＣＰＵクロックの方が高速。

(10)

６．周波数の拡大からコア数の拡大へ

(11)

11

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 11¹¹

http://www.rccm.co.jp/development/parallel/

※インテル製CPUのクロックとコア数の推移

(12)

７．各種コンピュータ

❒用途、性能により、色々なコンピュータが存在。

❒パソコン（ＰＣ）は、主に個人利用に重点。性能向上が著しい。

個人用業務用

低速高速

スーパーコンピュータ

汎用コンピュータ

プロセスコンピュータ

オフィスコンピュータワークステーション

マイクロコンピュータパソコン（パーソナル・コンピュータ）

スマートフォン、

タブレット

PC：Personal Computer

航空機、高層ﾋﾞﾙの設計やｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ、遺伝子解析など

専用機でなく各種用途向け。別名はメインフレーム。

製造ﾌﾟﾛｾｽにおける機器制御、ｵﾍﾟﾚｰﾀへの情報支援事務処理用：伝票発行、

販売・財務管理用など

(13)

13

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 13¹³

８．パソコン（ＰＣ）とは

❒パーソナルコンピュータ（ＰＣ：ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）

❒演算機能を行うＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）を搭載する。個人利用にウェイトを置いて開発されたコンピュータ。

❒タイプの分類

（1）デスクトップ型 ①Ｗｉｎｄｏｗｓ用 ②ＭａｃＯＳ用

→タワー型、省スペース型、オールインワン型など

（2）ノート型 ①Ｗｉｎｄｏｗｓ用 ②ＭａｃＯＳ用

（3）ラップトップ型

（4）パームトップ型（ＰＤＡ、スマホ）

（5）タブレット型

（6）その他ウエアラブル型

❒高性能化、低価格化、多様化が進んでいる。

業務用の主流

個人用として普及

登場しつつある

(14)

９．パソコンの構成要素

❒６つの構成要素より成る

入力装置

ＣＰＵ

（中央処理装置）

主記憶

補助記憶装置

出力装置

中央処理系（本体）

②

①

③ ④

⑤

キーボード（ＫＢ）

マウススキャナマイクデジカメＷｅｂカメラ

等ハードディスク

ＳＳＤ

ＣＤ－ＲＯＭ/ＲＷＤＶＤ－Ｒ／ＲＷ光磁気ディスク（ＭＯ）

メモリスティック等

ディスプレイ（モニタ）

プリンタ等主メモリ

通信回線制御

モデムＬＡＮカード等

⑥

③、④、⑤、⑥：周辺装置

(15)

15

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 15¹⁵

１０．パソコン本体の構成例

❒デスクトップ型のPC本体の構成例

500GB～4TB

～8GB

～数GB/媒体

～3.10GHz

Core ｉ7 ＰＣ本体

価格.com - NEC(日本電気)のデスクトップパソコン（2015.10.3）

搭載なし

(16)

http://121ware.com/navigate/products/pc/153q/09/lavie/da/spec/index03.html?site=d

参考 NEC製ﾃﾞｽｸﾄｯﾌﾟPC（2015.9発売）

(17)

17

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 17¹⁷

１１．ＣＰＵの概要

（1）ＣＰＵとは

・Central Processing Unitの略。中央処理装置という。

・マイクロ（μ）プロセッサあるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）

と周辺回路から構成される。

（2）役割は

・主記憶上に記憶されたプログラム（命令群）を実行する。パソコンの動作を制御する。

※人間で言えば、頭脳にあたる。

（3）ＭＰＵの代表例は

インテル社＝＝＞Pentium、Celeron、Ｃｏｒｅ 2 Duo、Core i5などＡＭＤ（）社＝＝＞Athlon64、Ｔｕｒｉｏｎ、Sempron、Opteｒonなど ()Advanced Micro Devices

価格.com - CPU種類:Core i7のデスクトップパソコン製品一覧

価格.com - CPU:Core i7のノートパソコン製品一覧

(18)

0000 0001 0010 0011

1 1

0 0

1ﾊﾞｲﾄ(=8ﾋﾞｯﾄ)

❒プログラム（命令の集まり）、その実行に利用されるデータ、などを記憶。

人間の脳細胞にあたる。

❒メモリには、通常、バイト毎に、

番地（アドレス）がつけられている。

１２．主記憶装置（Main Memory）について

❒メモリに記憶できる最大のデータ量を「記憶容量」という。

❒記憶容量は年々拡大。現状（2015年10月）では、デスクトップ型

もノート型も、4～32ＧＢを標準装備。

(19)

19

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 19¹⁹

１３．次世代スーパーコンピュータ

❒京速コンピュータ「京（けい）」（理研＆富士通が開発）

・第26回国際スーパーコンピューティング会議ISC ‘ 11（ドイツ・ハンブルク開催）にて第37回TOP500リストで第1位を獲得

・登録時の構成→下左の筐体を672個結合（CPU数68,544個）

・ベンチマークプログラム（LINPACK*）で、8．162ペタFlops（毎秒8,162 兆回の浮動小数点演算数）を達成。世界最高性能。

（*）行列計算による連立一次方程式の解法プログラム（米テネシー大J. Dongarra博士が開発）

http://pr.fujitsu.com/jp/

news/2011/06/20-1.html

（富士通ﾌﾟﾚｽﾘﾘｰｽ 2011.6.20）

日本の「京」連続世界一スパコン世界ランキング（11/11/15） - YouTube

(20)

１４．新しいタイプのパソコン

■ヨガブック（レノボ） 2016.9発売

・1台で、ノートパソコンとしても、またペン入力端末としても使える。

・タッチパッド面に表示されたキーボードで入力したり、専用ペンを使ってパッド上のノートに手書きしたものをデータ化できる。

－デジタイザーを兼ねるキーボード「Halo キーボード」では、キーはLEDでその輪郭が浮かび上がるのみで、物理的な凹凸はない。

－右上のボタンを押すとキーの輪郭が消え表面がまっさらのデジタイザーとして使える。付属のペンを使って文字や絵を書き込める。

－キーボードに紙を敷いた状態でもペンで筆記可能。

※価格（税抜き）は、4～6万円

(21)

21

応シ第3回180427 ディジタルｺﾝﾌﾟの進展 21²¹

１５．新しいタイプのパソコン

■ラズベリーパイ

●ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。

→開発したのは、イギリスのラズベリーパイ財団 (Raspberry Pi Foundation) 。

●ボード上に部品がむき出し、手のひらに載るほどのサイズ。

→通常のパソコンで使用していたディスプレイ、KB、マウスなどを接続して使用できる。

●通常のパソコンよりも低性能

→CPUがARM系、主記憶容量は512MB。

●低価格で購入できる点が特徴

→最もハイスペックな「ラズベリー･パイ Model B+」でも約4000円。

●「GPIO」と呼ばれるインターフェイスを具備

→発光ダイオードやモーターなどを接続し、電子工作ができる。

センサーから入力したデータで、照明をコントロールしたり、カメラの撮影をしたり、などが可能。

●簡単なプログラミング言語「Scratch」を搭載

→初心者でも簡単にプログラミングが楽しめる。命令の書かれたブロックを配置することでプログラムを作成できる。

●ラズベリーパイの入手法

→Amazonや若松通商などのネット通販で入手できる。

http://www.kumikomi.net/archives/2012/04 /rp14elek.php?page=3

(22)

１６．新しいタイプのパソコン

■スティック型パソコン

日経産業 2015.8.24

PowerPoint プレゼンテーション

１．コンピュータの概要

❒コンピュータとは

・データを処理するシステム

・種々のハードウェアとソフトウェアなどを組み合わせて動作

❒アナログ式とディジタル式

・アナログ式：演算増幅器(アナログ回路)を組み合わせ、加減算や微積分 などを行う。

・ディジタル式：数値から変換されたディジタルデータを処理する。

※アナログ式は1960年代に利用されたが、演算回路の汎用性や演算精度 に限界あり。ディジタル式の進展とともに姿を消した。

❒利用形態の変化

・個人利用・携帯型のＰＣ（Personal Computer）が進展

→デスクトップ型、ラップトップ型、ノート型、タブレット型、パームトップ型

（PDA、スマートフォン）、ウエアラブル型

２．世界初の商用ディジタルコンピュータ

ＥＮＩＡＣと呼ばれる。軍事目的（弾道計算や暗号解読用）。

・Electronic Numerical Integrator And Computer

・米ペンシルベニア大で開発された。1946年。

・1秒間に5000回の加算→弾道の計算を3秒程度で可能。以前は20分強。

出典 西川猛史：図解雑学ＵＮＩＸ、ナツメ社、2002年2月

参考 ノイマン型コンピュータ

■記憶装置に格納されたプログラム（を構成する命令）を順番に読み込み、

記憶装置上のデータなどを用いて処理するタイプのコンピュータ。

■現在のコンピュータのほとんどがこの方式を採用。

３．ディジタルコンピュータの進展

４．ムーアの法則（Moore's law）

■ムーア（Gordon Moore）とは

・元インテル会長（米インテル社の創業者のひとり）

■ムーアの法則とは

・Mooreが1965年論文（下記）で示し、カリフォルニア工科大Mead教 授が『ムーアの法則』と名付ける。

・1965年の論文： "Cramming more components onto integrated circuits", Electronics Magazine 19, April 1965．

・「チップに集積できる素子の数は年とともに指数関数的に増大する

（即ち、1.5年で2倍になる）」。

・式で表現すると、以下。

p＝２ ｎ/1.5 （ｎ年後の素子数はp倍）

参考 ムーアの法則（Moore's law）

参考 ムーアの法則（Moore's law）

５．クロック周波数の変遷（K→M→G）

インテルのマイクロプロセッサの変遷

❒1971 4004 750KHz(即ち、750×10

ﾊﾟﾙｽ/秒)

❒1972 8008 ～800K

❒1974 8080 2M

❒1978 8086 ～10M

❒1979 8088 ～8M

❒1982 80286 ～12M

❒1985～89 80386DX ～33M

❒1989～1994 80486DX/DX2/DX4 ～100M

❒1993 Pentium ～200M

❒1997 MMXPentium ～233M

❒1995 PentiumPro ～200M

❒1997～98 PentiumⅡ ～450M

❒1999～2003 PentiumⅢ ～1.4G

❒2000～2002 PentiumⅣ ～2.8G

❒以降 Pentium、Celeronなど ～3.06G (即ち、3.06×10

ﾊﾟﾙｽ/秒)

K（ｷﾛ）

M（ﾒｶﾞ）

G（ｷﾞｶﾞ）

参考 ＣＰＵクロックとバスクロック

外部からクロックを入力 して、動作

最近のパソコンでは、

３GHz前後まで

ＧＨz（ｷﾞｶﾞﾍﾙﾂ）は１秒間に 10の9乗個のｸﾛｯｸﾊﾟﾙｽ。

即ち、１ｎｓ/ｸﾛｯｸﾊﾟﾙｽ

主ﾒﾓﾘ

内部処理

①バスクロック

（例．800MHz）

②ＣＰＵクロック

（例．～３GHz）

水晶発振 子

ＣＰＵ

（ICﾁｯﾌﾟに内蔵）

❒心臓の鼓動のようなもの。回路を動作させるために必要。

❒①バスクロックと②ＣＰＵクロックの２種に分かれる。

❒複雑な処理が必要なためＣＰＵクロックの方が高速。

６．周波数の拡大からコア数の拡大へ

※インテル製CPUのクロックとコア数の推移

７．各種コンピュータ

❒用途、性能により、色々なコンピュータが存在。

・アナログ式：演算増幅器(アナログ回路)を組み合わせ、加減算や微積分などを行う。

※アナログ式は1960年代に利用されたが、演算回路の汎用性や演算精度に限界あり。ディジタル式の進展とともに姿を消した。

出典西川猛史：図解雑学ＵＮＩＸ、ナツメ社、2002年2月

参考ノイマン型コンピュータ

・Mooreが1965年論文（下記）で示し、カリフォルニア工科大Mead教授が『ムーアの法則』と名付ける。

p＝２ ^ｎ/1.5 （ｎ年後の素子数はp倍）

参考ムーアの法則（Moore's law）

参考ムーアの法則（Moore's law）

❒以降 Pentium、Celeronなど～3.06G (即ち、3.06×10

参考ＣＰＵクロックとバスクロック

外部からクロックを入力して、動作

水晶発振子

❒パーソナルコンピュータ（ＰＣ：ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）

❒演算機能を行うＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）を搭載する。個人利用にウェイトを置いて開発されたコンピュータ。

（6）その他ウエアラブル型

業務用の主流

補助記憶装置

通信回線制御

価格.com - NEC(日本電気)のデスクトップパソコン（2015.10.3）

・マイクロ（μ）プロセッサあるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）

・主記憶上に記憶されたプログラム（命令群）を実行する。パソコンの動作を制御する。

インテル社＝＝＞Pentium、Celeron、Ｃｏｒｅ 2 Duo、Core i5などＡＭＤ（）社＝＝＞Athlon64、Ｔｕｒｉｏｎ、Sempron、Opteｒonなど ()Advanced Micro Devices

価格.com - CPU種類:Core i7のデスクトップパソコン製品一覧

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❒プログラム（命令の集まり）、その実行に利用されるデータ、などを記憶。

１２．主記憶装置（Main Memory）について

・第26回国際スーパーコンピューティング会議ISC ‘ 11（ドイツ・ハンブルク開催）にて第37回TOP500リストで第1位を獲得