そもそもコンピュータとは

そもそも
コンピュータとは！
情報の単位
bit,
byte
2進数,8進数,16進数,.,
ディジタルコンピュータの構造・動作原理
情報の単位 “ bit ”と，そのまとまり “ byte”
Least Significant Bit
Most Significant Bit
B0
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
V
V
V
V
V
V
V
V
23 =810
22 =410
21 =210
20 =110
拡張
V
High .... “1” 真
Low .... “0” 偽
正論理
1ビット(bit)
重み
significant
27 =12810
26 =6410 25 =3210
24 =1610
1ビットの入物
“1” or“0” の情報伝送が可能
1度に最大4ビット（16通り）の組合わせ符号※ 表現が可能
1度に最大4ビット（16通り）の組合わせ符号※ 表現が可能
1度に最大8ビット（256通り：0～255）の組合わせ符号※ 表現が可能 ⇒1 byte
※ 記号，符号 ⇒ code
2 進数と 10 進数，16進数
2進数
10進数
16進数
23 =8 22 =4 21 =2 20 =1
B3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
B2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
B1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
B0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10*
11*
12*
13*
14*
15*
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
4ビットまとめて10進や16進の1桁に対応させて表現することが多い．
8 ビット情報交換用符号系
英数コード
00 ～
FF
16 ビット
漢字コード 0000 ～ FFFF
（JIS8単位）
*…B C Dの場合未定義 ( BCD : Binary Coded Decimal )
身近な使用例
“0”
⇒
0x30
“1”
⇒
0x31
“2”
：
0x32
：
0x..
“”
⇒
0x20
“A”
⇒
0x41
“B”
：
0x42
グラフィックキャラクタ
（図形文字）
16進コード表現 (1バイト8ビット)
⇒特に7ビット, 7単位で表現する
方法をASCII※ ※ コードと言う．
0x00 ～ 0x7F
残る1ビットはパリティ(parity)
ビットとして用い情報交換の
信頼性を向上させる．
※※ American Standard Code for
Information Interchange
コンピュータ通信では必須用語
機能キャラクタと呼び，図にならない（目に見えない）コードで
あり，タイピング処理を離れ，PC等に特別な動作をさせる時に用いる．
機能キャラクタコードは，例えばグラフィックキャラクタからctrlキーに
より0x40を引く（同時押し）ことで得られる．
ctrl +“G” =0x47 - 0x40 = 0x07 [BELL] ……ベルを鳴らす
0x0dはCariage Return, 0x0aはLine Feed / New Line っと言った具合．
例えば，以下は漢字コードの転送などに使われる．(16進)
ESC, %, @, 0, !
漢字“亜”のJISコード
ESC,24,40, 30,21
http://culture.cc.hirosaki-u.ac.jp/english/utsumi/info/moji_c4_ja.html
グラフィックキャラクタ“A”をASCIIコードで表現すると，以下となる
41
⇛
C言語では，0x41 , または 65 などと書く
パラレル，シリアル
符号情報
“A”
0x41
0
1
0
0
0
0
0
1
B7
B6
B5
B4
B3
B1
B2
B0
パラレル通信：高速，多くの信号線（ほとんどの場合，送受信とも同じ信号線を用いる⇒バス構造）
レジスタ
符号情報
情報通信例
“A” シリアル
0x41 パラレル
相互変換
TX
RX
B7
B6
B5
B4
B3
B1
B2
B0
RX
TX
レジスタ
シリアル通信：低速，少ない信号線（USARTの場合，送受信専用線を用いる）
↑
物理的イメージ
時間軸 (t)
パラレル
符号パターンをレジスタにセット出力
シリアル
符号パターンをシリアルパターンに変換
シリアルパターンを1bitづつ出力
ST B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
1 0 0 0 0 0 1 0
信号
スタート
↑
時間的イメージ
ST
ストップ
コンピュータの構造・動作原理
塁算器（そろばん？）
Accumulator
四則演算，
AVRマイコン
ATMEGA328P
固定小数点演算
メモリから1命令取込む
(Fetch)
↓
解釈，実行
Fetch:LD(r)
(Execute)
↓
次の命令取込みへと
Fetch:INC
カウンタを進める
↓
Fetch:ST(r+1)
繰り返す
ポート
レジスタ
16MHz
XTAL
中央処理装置 CPU,MPU
Central Processing Unit
Micro Processing Unit
抵抗
RX / TX
LED
13
USART
12MHz
XTAL
USBーUSART
変換
USB(B)
主記憶装置
Main Memory
AVRは,32KB
番地
Flash Memory Address
0
AVRは
補助記憶装置
S D,.,.,.,.
AVRはオプション
Boot Loader
データ
10100101
f
r
f+1
10100110
f+2
f+3
f+4
10100111
r+1
2KB, RAM
00000001
00000010
r
r+1
8bit
USART ：
Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter

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