?????? by 0A65RW0U

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									           小テスト解説
   10進数91を8ビット固定長の2進数で表せ、また、
    ―91を1の補数表現、2の補数表現で表せ。(15)

91 = 64 + 16 + 8 + 2 + 1

             10進 91 =2進 01011011
1の補数表現       10進 ―91 =2進 10100100
2の補数表現       10進 ―91 =2進 10100101
           小テスト解説
 CDの規格をサンプリング周波数44.1kHz、2ch、
  ダイナミックレンジ16 bit、録音時間74分間とする。
  データ容量をbitおよびbyteで答えよ。(10)
44,100×16×2×74×60=6,265,728,000 bit
6,265,728,000÷8=783,216,000 byte

   加法混色においてR、G、B 各4ビットとすると表現
    できる色の数はいくつか?(5)
    24×24×24=212=4,096色
              小テスト解説
   VGA(640×480)でRGB各8bit階調とする。1画面の
    データ容量をbitとbyteで答えよ。また、1秒間に30コマ
    の動画の場合、この画像5分間のデータは何 kbyte
    になるか。(15)

8 x 3 x 640 x 480 = 7,372,800 bit
 = 921,600 byte
 = 900 x 210 byte = 900 kbyte

900 kbyte ×30×5×60 = 8,100,000 kbyte
             小テスト解説

x   y NOT x x AND y (NOT x) OR (x AND
                      y)
0   0    1      0            1
0   1    1      0            1
1   0    0      0            0
1   1    0      1            1
 授業展開#6
  コンピュータの構造1
(構成と規格、外部記憶装置)
      コンピュータの構成
 本体
 ディスプレイ

 キーボード

 マウス

 プリンタ
     コンピュータの5大機能
①   制御装置:CPU
②   演算装置:CPU
③   記憶装置:メモリ
④   入力装置:キーボード、マウスなど
⑤   出力装置:ディスプレイ、プリンタなど
            本体の中身
 CPU(Central Processing Unit)(中央処理装
  置)
 メインメモリ(主記憶)

 バス(通信線)                    CPU




                            バス




                         メモリ
           CPUの機能
  記憶装置:メインメモリより高速。レジスタ
  演算装置:計算・判断をおこなう。ALU
  制御装置:各装置に指示をする。
 レジスタ:1回に処理できる情報量
        8、16、32、64ビット
 クロック:CPUの動作基準となる時間の単位。
      CPUの処理する各命令は、この1クロックの
   整数倍の処理時間で必ず実行される。
      1GHz(10億/秒)。

クロックシグナル               CPU
          CPUの構造
メインメモリ          CPU

             命令キャッシュ         よく使用される命令

プログラム領域                      命令キャッシュのアドレス
           命令フェッチユニット
                             を指定して、命令を取り出す

              命令デコーダ         命令を解読する



              演算ユニット         演算処理
データ領域


          データキャッシュ   レジスタ群
        CPUの命令実行サイクル
①    命令FET(Fetch):命令を取り出す
②    DEC(Decode):取り込まれた命令を変換
③    ADR(Address):オペランドのアドレスを指定
④    オペランドFET:オペランドデータを取り出す
⑤    EXE(Execute):演算処理
⑥    WRB(Write back):演算結果をデータキャッシュ
     もしくはレジスタに書き込む。

    命令1つを処理するのに6クロックかかる。
    オペランド:コンピュータプログラミングにおいて、演算の対象となる値や変数のこと
       CPU(8086)のレジスタ
                         フラグ・レジスタ F

         アキュームレータ AX     AH       AL     主
                                         レ
         ベース・レジスタ BX     BH       BL     ジ
                                         ス
ポ                        CH       CL     タ
         カウント・レジスタ CX
イ
ン        データ・レジスタ DX     DH       DL
タ
/
イ    スタック・ポインタ SP
ン                                        セ
デ     ベース・ポインタ BP        コード・セグメント CS    グ
ッ                                        メ
ク    ソース・インデックス SI      データ・セグメント DS     ン
ス                                        ト
・   デスティネイト・インデックス DI   エクストラ・セグメント ES   レ
レ                                        ジ
ジ
ス   インストラクション・ポンタ IP    スタック・セグメント SS    ス
タ                                        タ
          処理速度
 MIPS
 1MIPSは1秒間に100万回の命令処理能力がある
  ことを示す。実際のアプリケーションを使った実用的
  な性能指標として SPECint などのベンチマークが
  標準化され、MIPS値はほとんど使われなくなった。
 FLOPS
 1MFLOPSは1秒間に100万回の浮動小数点演算
  ができることを示す。富士通では2010年までに
  3PFLOPSを超えるスパコンの開発を目指している。
   ペタ(P):1015を表す接頭辞
                   処理速度の例
       CPU の MIPS 値(クロックMHz)
MIPS    Intel 社    Motorora 社   NEC 社
0.4     8086(5)                         16ビット
0.6    80186(8)
1.0                  68000
1.5    80286(8)                  V60
4.0    80386(16)     68010              16ビット
4.5                 68020(33)
6.6                              V70
8.0    80386(33)                        32ビット
9.0                 68030(33)
 10                              V80
13.5                68040(33)
                                        32ビット
 17    80486(25)
             SPEC
 Standard Performance Evaluation
  Corporation(標準性能評価法人)
 SPECint:整数演算の性能を評価

 SPECfp:浮動小数点数演算の性能を評価

 コンピュータのハードウェアやソフトウェアの
  処理速度を計測する試験をベンチマークと言
  う。試験用に作成されたソフトウェアを実行し、
  処理の完了までにかかる時間を計測すること
  で、製品間の比較を行なう。
                 メモリ
   メインメモリ   :プログラムやデータを格納する。
             速い。電源を切ると内容は消滅。

   ハードディスク:プログラムやデータを格納する。
           遅い。電源を切っても内容は保存。

   キャッシュメモリ:高速なメモリ。
             メインメモリとCPUを橋渡しする。

   仮想記憶     :メインメモリが不足するときに
               ハードディスクをメインメモリの
               ように使用。
               メモリ
 RAM:Random Access Memory
 電源を切ると内容が消える(揮発性)。書き込
  み可能。
 ROM:Read Only Memory:

 あらかじめ情報が書き込まれている。電源を
  切っても情報は消えない(不揮発性)。
 書き込みはできない。
           RAMの分類
   DRAM:Dynamic RAM
    1セル~トランジスタ(1)+コンデンサ(1)
    回路が単純で安価、大容量化容易
    リフレッシュ(コンデンサへの電荷の供給)が必要
    PCのメインメモリー用

   SRAM:Static RAM
    1セル~トランジスタ(4~6)
    リフレッシュ不要、高速
    高集積困難、高価
    キャッシュメモリー用
       DRAMの分類
 非同期DRAM(旧製品)

 同期DRAM(SDRAM):外部バスインター
 フェースが一定周期のクロック信号に同期し
 て動作するよう改良されたDRAM 。
  SDRAM ~133Mbps
  DDR   200~400Mbps
  DDR2 400~800Mbps
  DDR3 800~1667Mbps(検討中)
               メモリ

   CPU                     メインメモリ
 (レジスタ)    二次キャッシュメモリ
一次キャッシュ


                        ハードディスク
                        (仮想メモリ)
                ROM


                          外部記録装置
                         FD、MO、CD-R
ペンティアム3以降は、2次キャッシュまで         DVD
含めてCPUチップの中に入っている。
              バス
データバス:データの通り道
 幅:信号線の数、8、16、32ビット
 データ転送速度=バス幅×クロック周波数
  例:16ビット×10MHz=160×106ビット/秒
                =20×106B/秒
  LANやUSBなどの表示:8Mbps、10Mbpsなど

アドレスバス:CPUがメモリ番地を指定するためのバス
 このサイズにより制御できるメモリーサイズが変化する。
 16ビット:216=64kB
 24ビット:224=16MB(80286)
 32ビット:232=4GB(80386以降)
                       仕様の例
CPU   CPU          インテル(R) Core(TM) 2 Duo プロセッ
                                                  インテル(R) Celeron(R) プ
                   サー T7250 (2GHz)*47(拡張版 Intel
                                                  ロセッサー 530 (1.73GHz)
                   SpeedStep(R) テクノロジー搭載*3)

      キャッシュ 1 インストラクション用32KB×2/デー                 インストラクション用
      メモリ   次 タ用32KB×2                            32KB/データ用32KB
                 2
                   2,048KB                        1,024KB
                 次
バスク   システムバス       800MHz                         533MHz
ロック
      メモリバス        667MHz
チップセット             ATI Radeon(TM) Xpress 1250/SB600
メインメモ 標準容量/
リ*7   最大容量         1GB*8(DDR2 SDRAM/On Board 512MB+SO-DIMM
                   512MB、デュアルチャネル対応、PC2-5300対応)/4GB

         スロット数                    2スロット[空き1]
                補助記憶装置
   FD:2D、2DD、2HD、8インチ、5インチ、3.5インチ
   HDD:数MB~100GB、5400、7200回転/分
   CD-ROM:640MB
      音楽用:150kB/秒:CLV(Constant Linear Velocity)
      高速化のためCAV(Constant Angular Velocity)
      例:50倍速=150×50÷1024=7.3MB/秒
      CD-R、CD-RW
   DVD(Digital Versatile Disc):4.7GB(片面1層の場合)
    DVD-ROM:読み出しのみ
    DVD-R:1回のみ書き込み可能
    DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW:複数書き込み可能
   MO(Magnetic Optical):128MB、230MB、640MB、1.3GB、2.
    3GB
          HDDの構造
ディスクプラタ            読み書きヘッド

                       アーム
               HDDの構造
                                      セクタ




     シリンダ
     すべての面の同一円周上の
     トラックをすべて集めた円筒                    クラスタ

                                1 2




                                        トラック

                                      トラック


HDDの記憶容量=1トラックあたりの記憶容量×1シリンダあたりのトラック数×シリンダ数

1トラックあたりの記憶容量
   = 1トラックあたりのクラスタ数×1クラスタあたりのセクタ数×1セクタあたりの記憶容量
                 FD
   規格例(3.5インチ、2HD:両面高密度倍トラック)
   アンフォーマット時容量:2.0MB
   フォーマット時容量:1.4MB
   トラック密度:135 tracks/inch
   記録密度:17,434 bits/inch
   記憶面数:2
                                      セクタ
   トラック数:80/面
                              1   2
   セクタ長:512 byte
   セクタ数:18/トラック
   記憶容量=2×80×512×18
         =1,474,560byte≒1,4MB           トラック1

                                      トラック0
         USBメモリ
 記録部:フラッシュメモリ

 記憶容量:8メガ~128ギガバイト

 専用のドライブ装置を必要としないため利便
 性が高く、駆動部もないため衝撃にも強い。
 小型なため可搬性に優れている。

        (flash memory) :書き換
 フラッシュメモリ
 え可能、不揮発性の半導体メモリ
               DVDの規格1
   ディスク径・厚等12cm(CD と同じ)・0.6mmX2(二枚張合せ)
    トラックピッチ 0.74μm・最短ピット長 0.4μm
    セクター配置 CLV・変調方式 8-16 ビット変調
    誤り訂正 RS-PC 方式・使用レーザー 650/635nm
    記録容量 片面一層 4.7GB・二層 8.5GB

   映像記録方式及び
    コーデック720x480 画素・29.97 フレーム/秒(2:1 インターレース)
    MPEG-2 MP@ML 符号化・約 1/40 圧縮(適応可変レート)
    ※ビデオ部分の最大ビットレート 9.8Mbps
    ※動きベクトル符号化で約 1/2
     DCT(離散コサイン変換)で 約 1/10
     可変長符号化で(ハフマン符号)約 1/2 の合計
    ※16:9 横方向圧縮モードあり(スクイーズ)

   音声記録方式等PCM 直線 16/20/24bit(最大)量子化・96KHz
    もしくは 48KHz標本化(32/44.1KHz 含む)
    もしくは、DOLBY AC-3 5.1ch デジタルサラウンド
         DVDの規格2
DVD-ROM         DVD-RW(DVD+RW)
 プレス形成したもの       レーザーで相変化書き込み
 書き込み不可          書き換え可能




DVD-R(DVD+R)    DVD-RAM
 レーザーで色素に書き込み    レーザーで相変化書き込み
 書き換え不可          書き換え可能
                HD DVD
   ・ディスク容量:
    再生専用[15GB(片面1層) 30GB(片面2層)]
    記録専用[15 / 20GB (片面1層) 32 GB(片面2層)]
   ・レーザー波長:405nm(青紫色レーザー)
   ・レンズ開口数(NA):0.65
   ・データ転送レート:36Mbps
   ・ディスク直径:120mm
   ・ディスク厚:1.2mm(光透過保護層厚:0.6mm)
   ・映像記録方式:MPEG4 AVC / VC-9 / MPEG2
   ・音声記録方式:AC3 / MPEG-1 Layer2など
                Blue-Ray
   ・ディスク容量:
    再生専用[25GB(片面1層) 50GB(片面2層)]
    記録専用[23.3 / 25 / 27 GB(片面1層)
               50 / 54 GB(片面2層)]
   ・レーザー波長:405nm(青紫色レーザー)
   ・レンズ開口数(NA):0.85
   ・データ転送レート:36Mbps
   ・ディスク直径:120mm
   ・ディスク厚:1.2mm(光透過保護層厚:0.1mm)
   ・映像記録方式:MPEG4 AVC / VC-9 / MPEG2
   ・音声記録方式:AC3 / MPEG-1 Layer2など
         ディスプレイ
R、G、B 各8ビットとする

28×28×28=224=16,777,216色

画素数

VGA :横 640×縦 480ドット
SVGA:横 800×縦 600ドット
XGA :横1024×縦 768ドット
SXGA:横1280×縦1024ドット
UXGA:横1600×縦1200ドット
           インタフェース
   シリアルインタフェース
    データを1ビットずつ送るインタフェース
    RS-232C:モデムなど
    IEEE1394:マルチメディア
    IrDA:赤外通信
    USB:キーボード、マウスなど

   パラレルインタフェース
    一度に8ビット同時に送るインタフェース
    SCSI(スカジー):HDD、CD-ROM
    IDE:内蔵HDD
    セントロニクス:プリンタ
           演習
 コンピュータの5大機能を示せ。

 CPUの2つの機能を示せ。

 バス幅32ビット、クロック数800MHzの時の
  転送速度はいくらか。
 音楽用CDの記録容量は640MBである。転
  送速度150kB/秒の場合録音時間は何分
  間か。

								
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