前回の課題
コンピュータの歴史について学んだこと
をできるだけ記せ。
将来のＰＣに備えて欲しい機能，あるい
はアプリケーションについて記せ。
クラウド上に自分の記憶の保存または他の
人の記憶のインストール
人間が見た映像や聴いた音を記録し、いつ
でも表示・再生できるウェアラブル端末
ホログラム投影が可能な端末
ユーザ自身の思考のバックアップ
人間の脳の２重化（本来の脳と
AI)
３
Dペイント；３D化機能
ARデバイスにより現実の空間への表示
立体映像と触覚への刺激
自動修復・改善機能
第１２回
演算装置・制御装置
記憶装置
コンピュータの構成
コンピュータはハードウェア（金物）とソフトウェア
（活用のための技術）から構成される
現在のコンピュータはすべて
プログラム内蔵方式
（フォン・ノイマンが提唱したので
ノイマン型
とも
言われる）
→ ソフトウェアが実際の動作を決定
ハードウェアは裏方だが基本的な能力を
決定！
ハードウェアの構成
コンピュータシステムの
ハードウェアは４つの
装置から構成
・中央処理装置
・記憶装置
・入力装置
・出力装置
コンピュータの処理手順（１）
① 入力装置にデータ・命令が入力され、記憶 装置に伝達、記憶される
コンピュータの処理手順（２）
② 記憶装置内のデータ・命令は、適切な単位に分割 され演算装置に渡される ③ 演算装置はデータ・命令を理解し、処理を行い、 結果を記憶装置に渡す ④ 記憶装置内の処理結果は形式を整えられて 出力装置に渡される ⑤ 出力装置は渡された結果を出力する ※ 上記の処理はすべて制御装置の管理・指示の もとに実行されるコンピュータの処理手順（３）
上述の①の処理を細かく記述すると、
1-1 入力装置から「データ（または命令）が入力された」 という情報が、制御装置に渡される 1-2 制御装置は入力装置に、入力データを受け止め、 記憶装置に転送するように指示を出す 1-3 制御装置は記憶装置に、入力装置から入力 データが送られてくるので、必要な箇所に 蓄えるように指示を出す中央処理装置
(
CPU
:Central Processing Unit)
コンピュータの中心（頭脳の部分）
演算部と制御部からなる
演算部（演算装置）
◼ ALU（Arithmetic and Logic Unit）とも言う ◼ 算術演算や論理演算を行う
制御部（制御装置）
◼ プログラムから命令を取り出して解読
演算装置
基本的な働き
◼ 四則演算（加減算。乗算、除算） 演算結果はレジスタ（一時記憶）か主メモリに保存 ◼ 移動 レジスタ間、主メモリ間、レジスタ-主メモリの情報移 動 ◼ 比較演算 数値や文字列の大小→フラグレジスタに結果を保存 ◼ 論理演算 論理和・論理積・否定 （第４回で説明済）
プログラムと命令
◼ 順次処理が基本 ◼ 機械語 「命令コード」＋「オペランド」 ２００～５００種類の命令語 オペランド：通常はメモリ上のアドレス 命令長：「命令コード」＋「オペランド」の長さ
実行処理（次ページ）
CPUの内部構造（次次ページ）
CPUの動作原理
CPUの実行処理（基本）
次のステップを繰り返す（１～数クロックで）
◼ 命令フェッチ：CPUがメモリから命令を読み込む ◼ デコード：読み込んだ命令の解読 ◼ データフェッチ：メモリからデータの取り込み ◼ 実行：演算処理の実行 ◼ ライトバック：メモリへの結果書き込み ※命令によって「データフェッチ」，「実行」， 「ライトバック」 のどれか（あるいはすべて）がないこともあるCPUの内部構造
ALU:算術演算や論理演算を行う IR（命令レジスタ）：次にデコードする命令を保持 AR（アドレスレジスタ）：メモリから参照するデータ や命令のアドレスを保持 DR（データレジスタ）： 命令やデータを保管 アキュムレータともいう GR（汎用レジスタ） PC（Program Counter）パイプライン処理
普通
CPUは命令を１つずつ実行
CPUの種類と特徴
CISC方式 (
Complex Instruction Set Computer)
◼ 数多くの命令 → プログラムが小さくなる◼ 回路が複雑
◼ Core, Athlon （後述）
RISC方式 (
Reduced Instruction Set Computer)
◼ 単純な命令に特化（科学技術計算用）◼ 回路が単純 → 高クロック化が可能
◼ パイプライン処理が容易
PCのCPUの歴史（１）
1971年Intel社が4004を開発
◼ 4bitのCPUで2300個のトランジスタを集積
1974年8080(8bitCPU)を出荷
1978年8086(16bitCPU)を出荷
セカンドソースとして
AMD社が登場
1985年i386DX(32bitCPU)を発表
◼ x86アーキテクチャと称され現在でも利用
1989年i486DXが登場
◼ 浮動小数点演算回路，キャッシュメモリ搭載PCのCPUの歴史（２）
高クロック化
1993年Pentiumを発表 ◼ 逓倍機能で200MHzまで出荷 1997年MMXPentiumを発表 ◼ MMX（マルチメディア対応命令セット）を搭載 AMD社がAMD-K5/6シリーズを開発 ◼ セカンドソースが打ち切られたため独自開発 1GHzを達成（2000年3月） ◼ AMD社がIntel社より2日先に発表PCのCPUの歴史（３）
６４ビット化
2003年9月 AMD社がAthlon64を出荷 2005年2月 Intel社がPentium4を出荷
マルチコア化（複数
CPU)
同時に複数の処理が可能に Pentium D出荷(2005年5月） ◼ AMD社もAthlon64X2
低電力化
記憶装置
主記憶装置
◼
RAM(Random Access Memory)
DRAM(Dynamic RAM)◼ 大容量化が可能，しかしSRAMより低速
SRAM(Static RAM)
◼ 高速だがDRAMより高価，大容量化が困難
◼ キャッシュメモリとしてよく使用
◼ ROM(Read Only Memory)
読み出し専用，不揮発性
補助記憶装置
データやプログラムを長期的に保存
磁気ディスク装置
◼ HDD, FDD
SSD(Solid State Disk）
光ディスク装置
◼ CD-R, CD-RW, DVD
光磁気ディスク装置
(MO)
磁気テープ装置
ハードディスク
(HDD)
RAID
HDDシステムの構築技術 RAID 0（ストライピング） ◼ データを分割し，複数ディスクに同時に書き込むことで アクセス時間を短縮 RAID 1（ミラーリング） ◼ 同じデータを同時に２台のHDDに書き込む ◼ 対障害性が向上 RAID 5 ◼ （３台以上の）複数のHDDにデータストライピングとパ リティ情報を記録 → 速度と対障害性が向上出力装置
ディスプレイ
◼ CRTディスプレイ ◼ 液晶ディスプレイ
プリンタ
◼ ドットインパクトプリンタ インクリボンを用紙に打ち付ける方式 ◼ インクジェットプリンタ ◼ レーザプリンタ 印刷品質は高いが高価入力装置（１）
文字入力装置
◼ キーボード
座標入力装置
◼ マウス ◼ トラックボール ◼ ジョイスティック ◼ ディジタイザ（タブレット） ◼ タッチパネル（タッチスクリーン）入力装置（２）
画像入力装置
◼
OCR（Optical Character Reader）
光学式文字読み取り装置
