PPT はじめてのコンピュータ

はじめてのコンピュータ (1)

杉浦一徳

コンピュータ

ディスプレイ

キーボード マウス

電源スイッチ

リセットスイッチ

フロッピー ドライブ CD-ROM

ドライブ

皆さんの使っている

「コンピュータ」ってなぁ に ?

• そもそも PC( ぱぁそなるこんぴゅぅたぁ ) の歴史

• IBM PC がでる前 (8 ビット時代 ):

– PET, TRS-80, Apple II などなど，懐かしい時代

• 1981 年 8 月 IBM PC 誕生

• 1981 年 9 月 NEC PC-8801

• 1982 年 10 月 NEC PC-9801

• 1982 年 2 月 Compaq Columbia 初の PC 互換機メーカ

Sinclair ZX-81

PC-AT から互換機へ :

• PC/AT(Advanced Technology) 1984 年

– 80286 の採用 (16 ビット )

– 拡張バスとして， AT バスの採用

• バスクロック : 8MHz

• 24 ビットアドレスバス

– 後に ISA バスとなる

• Compaq Columbia が初の PC 互換機を生産

一方，日本では ?

• NEC PC-8801 から， PC9801 の誕生

– IBM PC 互換機とそっくりなアーキテクチャ

• チップセットもほとんど同じ

• 微妙に違う．

– 漢字 ROM の搭載 – グラフィック関係

– 日本独自の発展

– IBM-PC は， AX 規格 JEGA(VGA との互換性なし ) モードを 搭載させたが… 独自はダメだね．

– ちょっと速い

– NEC V30(8086 完全互換プロセッサ )

中を見てみると

マザーボードパネル HDD フロッピードライブ

CDROM ドライブ

電源

これから話すコンピュータの中 身

• コンピュータの基準 : クロック

• マイクロプロセッサ (MPU) ってなぁに ?

• バスインターフェース

• メモリインターフェース

• 2 次記憶装置

• ディスプレイコントローラ

• シリアル・パラレルインターフェース

• 次世代インターフェース

コンピュータの心臓 : クロッ ク

• クロックってなぁに ?

• 同期信号

• コンピュータで仕事をするタイミングを合わせ る機能

• 単位 (Hz) KHz, MHz, GHz

クロック

仕事

時間

一定間隔 一定間隔 一定間隔 一定間隔 一定間隔 一定間隔 一定間隔 一定間隔

3 クロックの仕事

水晶発信子 ( 写真のは， 14.318MHz)

クロックと速度

クロック

3 クロックの仕事

時間

2 倍のクロック

3クロックの仕事

クロック ( 周期 ) が速くなると，それに伴って仕事にかかる時間も 短縮される．

仕事を受け持つ「マイクロプロセッサ」とは ?

MPU ってなに ?

• マイクロプロセッサ (Micro Processor Unit)

– マイクロプロセッサはそれ自身の持つ命令，及びレジ スタセット，メモリ管理方式，その他の関連機能に よって定義される．

• レジスタ = プロセッサ内部の一時記憶領域

• メモリ管理 = 記憶場所の管理を行う

• その他の関連機能 = 数値演算など

– CISC(Complex Instruction Set Computer) – RISC(Reduced Instruction Set Computer)

• 実行可能な命令は極めて単純

• 高速に実行

コンピュータ内部の バスとインターフェース

インターフェース

バス

BUS

インターフェース

インターフェース

インターフェース

インターフェース

インターフェース

インターフェース

インターフェース

インターフェース

インターフェース

マイクロプロセッサの話

Intel 4004(1971 年製 )

Intel 4004( 外見 )

Zilog Z80(1975 年製 )

Intel i486(80486)(1989 年製 )

Intel Pentium Pro(1996 年製 )

世界初のマイクロプロセッサ チップ面積 :(4x3)mm

４ビット， 10μm 配線技術 2300 個のトランジスタ

動作周波数:750KHz(0 ．75MHz)

代表的な 8 ビットプロセッサ 8000 個のトランジスタ

動作周波数:2 ． 5MHzから．

３２ビットプロセッサ 120万個のトランジスタ 1． 0μm 配線技術

動作周波数:25MHz-100MHz 17-35MIPS

32ビットプロセッサ 550万個のトランジスタ

(キャッシュと合計で 2100 万) 0.6μm 配線技術

動作周波数:200MHz ２５０ＭＩＰＳ以上

Intel Pentium II(1997 年製 )

32 ビットプロセッサ 750 万個のトランジスタ 0.2μm 配線技術

動作周波数 :450MHz 以上

最近のマイクロプロセッサ

• Intel の巨大なシェア

• Pentium II(III)

• Celeron

(Low Cost Pentium II)

• Xeon ( サーバ用プロセッサ )

• Power PC (IBM,Motorolla)

• Apple Macintosh

Mobile Pentium II

Intel Xeon Processor Celeron

iMac のプロセッサボード

PowerPC G3(750)

主記憶 ( メモリ ) について

• 記憶を司る部分

– 記憶内容の更新を目的としたメモリ (RAM=Random Access Memory)

– 読み込み専用 ( 更新されない ) 情報の記憶を目的 とした (ROM=Read Only Memory)

ROM

メモリの進化

コアメモリ (50x80=4000 ビット )

コアビーズ 1cm

内容 128MBit シンクロナス DRAM 1cm

0.2 ミクロンの配線

50mil(1.25mm)

Row select

Column select

RAM 容量の変化と必要性

0 100 200 300 400 500 600

1988 1990 1992 1994 1996 1998

Low- End(MB) High- End(MB)

オペレーティングシステム，アプリケーションの複雑化 高速処理によるデータ空間の肥大化

MB

年度

RAM の値段

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

1988 1990 1992 1994 1996 1998

256KByte 1MByte 16MByte 32MB 64MB

円

年度

ハードディスク

Quantum 10602 Cyl 16 Heads 63 Sec/Track

ジャンパ

二次記憶装置について : ハードディスクの構造

ヘッド

アーム

トラック シリンダ

セクタ

磁気ディスクの記録方式

N

S N

S

ビット 1

ビット 3 ビット 4

ビット 2

電気磁石

コイル

信号

磁気層

CAV と CLV

• CAV(Constant Angular Velocity) 角速度一定

• CLV(Constant Linear Velocity) 線速度一定

CAV CLV

マザーボード

ママぁ，マザーボード買って買って買って買って買ってぇ～～．

いい駄々こねてますねぇ．

ATX 電源コネクタ

各種インターフェース メモリソケット

プライマリ IDE ソケット セカンダリ IDE ソケット フロッピーソケット

ディスプレイに表示をする ディスプレイカードの役割

• ディスプレイに文字，画像を表示する ためのディスプレイカード

文字，絵を点の集まりで表現

ビットマップ　ディスプレイ

イメージのデータ

• 絵を細かな点（ドット、

ピクセル）に分割す

•

る 単位：

– dpi: dot per Inch

• プリンタ： 300 dpi, 48 0 dpi

– pixel x pixel （画素数）

• VGA: 640 x 480

• SVGA: 800 x 600

• デジカメ： 768x576: 4

1 万画素

• 35mm カラーフィル ム： 600 万画素程度

– Full Color(Depth=24bit) だったら、 24Mbyte

画面の情報量（ディスプ レー）

• ディスプレイ (VRAM の量）

– 800x600 = 480000 pixel = 480Kbit = 60Kbyte – 白黒なら、 60Kbyte

解像度 白黒 4bit 8bit 16bit 24bit 640x480 38k 150k 300k 600k 900k 800x600 59k 235k 469k 938k 1.5M 1024x768 96k 384k 768k 1.5M 2.2M 1284x1024 160k 640k 1.2M 2.4M 3.6M 1600x1200 235k 938k 1.9M 3.8M 5.7M

(256 色 ) (True Color)

シリアルとパラレル

シリアル パラレル

マウス

フォトセンサ

球

というわけで…

• コンピュータの中身についての説明を

しました．

ソフトウェアとコンピュータ

• コンピュータを動作させるソフトウェア

– ソフトウェアって何 ?

• _{ワードプロセッサ}

– Microsoft Word ，一太郎

• _表計算

– Excel ， Lotus 1.2.3 ， Calc

• プレゼンテーションツール

– PowerPoint ， Persuasion

• _ゲーム

このようなソフトウェア を管理するソフトウェア

オペレーティングシステム

オペレーティングシステムと は ?

• ハードウェア

• 人間と，人間のやりたいこと

• 仲介役

• たとえば ?( メールを出す作業 )

–

キーボード，マウスからの入力を受け付ける

– 入力した情報をネットワークに伝達

–

ネットワークカードから，目的地にメールを

パケットにして送出

オペレーティングシステム の仕組み

• 2 種類のソフトウェア

– アプリケーションソフトウェア

– ワードプロセッサ , データベース

– システムソフトウェア

– オペレーティングシステム

• ハードウェアと利用者とのなかがいを

するソフトウェア

コンピュータ ,OS, ユーザ

Excel Microsoft

Word

Netscape

メール

アプリケーション

管理 ( オペレーティングシステム )

ハードウェア

資材の管理

• 記憶の管理

– メモリ

• デバイスの管理

– プリンタ , ディスク , ディスプレイ

• プロセス ( タスク ) 管理

• プロセッサの管理 ( 割り当て )

– ファイルシステム

16M バイトメモリの内訳

なんかシステム ? なんかゲーム ?

メールアプリケーション?

オペレーティングシステム 様々な

• シングルユーザ・シングルタスク

• MS-DOS, Mac-OS, CPM/86

• シングルユーザ・マルチタスク

• OS/2, Windows 95

• マルチユーザ・マルチタスク

• Windows NT, UNIX

次 : 各々の説明

シングルユーザ シングルタスク

• ユーザ一人，コンピュータ一台，仕事 一つ

– シングルタスク，シングルユーザ

• MS-DOS,CP/M,FLEX

• 一人で，優雅にコンピュータを使用す る

次 : たくさんの仕事がしたくなる

複数の仕事をしたい

• ユーザ一人，コンピュータ一台，仕事 多数

• シングルユーザ，マルチタスク

• OS-9,Windows 95,OS-2

次 : 発展とともに

インターネットの発達と共に

• ユーザが複数で協調作業，仕事も複数

– マルチユーザ，マルチタスク

• Windows NT,UNIX ワークステーション

次 : 複数のコンピュータを利用

複数のコンピュータを利用し たい

– マルチプロセッサ ( 並列処理 )

– 空いているコンピュータに仕事をさせよ う

• 職業案内所

– 管理者が複数

次 : ＯＳの背景 IBM: SP-2

オペレーティングシステム のまとめ :

• アプリケーションとユーザ，コン

ピュータの仲介を行う管理職 ?

ユーザインターフェース

• ユーザ ( 利用者 ) とコンピュータの接 点

• GUI(Graphical User Interface)

• CUI(Character User Interface)