授業展開＃6

小テスト解説

１．以下の10進数、２進数、16進数を、10進数、２進数、
16進数に変換せよ。但し、16進数は1-9の後はA, B, C,
D, E, Fと続けて繰り上がる記数法とする。
146 （10進）＝ 10010010 （２進）＝ 92
221 （10進）＝ 11011101 （２進）＝ DD
46 （10進）＝ 101110 （２進）＝ 2E
（16進）
（16進）
（16進）
100１（２進）＝9（16進）、0010（２進）＝2（16進）
 1101（２進）＝D（16進）
 10（２進）＝2（16進）、1110（２進）＝E（16進）

 146÷２＝73・・・0






73÷2＝36・・・1
36÷2＝18・・・0
１８÷２＝ 9・・・0
９÷２＝４・・・１
４÷２＝２・・・0
２÷２＝１・・・0

10010010
 146÷16＝
9・・・2
 221÷16＝13・・・13
D・・・D
小テスト解説

10進数113を８ビット固定長の２進数で表せ、また、
-113を１の補数表現、２の補数表現で表せ。
113 = 64 + 32 + 16 + 1
１の補数表現
２の補数表現
10進 91 ＝２進 01110001
10進 -113 ＝２進 10001110
10進 -113 ＝２進 10001111
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
44,100×16×２×74×60＝6,265,728,000 bit
6,265,728,000÷８＝783,216,000 byte
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
 符号語集合体（011000,
101111, 110222）が
ある。最小符号語間距離dminはいくらか。また、
符号語 111001 は、どの符号に訂正される
か。
最小符号語間距離dmin ＝５
111001 →
011000 dmin＝２ ○
101111 dmin＝３
110222 dmin＝４
小テスト解説
x
y NOT y x OR y
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
(NOT y) OR (x OR y)
1
1
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

コンピュータの基本要素
①
②
③
処理装置：ＣＰＵ（演算・制御・レジスタ）
記憶装置：メモリ
入出力装置（I/O装置）
入力装置：キーボード、マウスなど
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： bus）
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基本動作を管理。CU

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
レジスタ
 特殊レジスタ
特別の目的で用いる。
プログラムカウンタ（PC）
一連の命令において、次に実行すべき
命令のメモリアドレスを記憶
 汎用レジスタ
一時的なデータの記憶に用いる。
ＣＰＵの構造
メインメモリ
ＣＰＵ
命令キャッシュ
プログラム領域
命令フェッチユニット
よく使用される命令
命令キャッシュのアドレス
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
②
③
④
⑤
⑥

命令ＦＥＴ（Ｆｅｔｃｈ）：命令を取り出す
ＤＥＣ(Decode)：取り込まれた命令を変換
ＡＤＲ(Address)：オペランドのアドレスを指定
オペランドＦＥＴ：オペランドデータを取り出す
ＥＸＥ(Execute)：演算処理
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
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
0.4
8086(5)
0.6
80186(8)
1.0
Motorora 社
１６ビット
68000
1.5
80286(8)
4.0
80386(16)
4.5
V60
68020(33)
V70
80386(33)
9.0
３２ビット
68030(33)
10
V80
13.5
17
１６ビット
68010
6.6
8.0
NEC 社
68040(33)
80486(25)
３２ビット
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
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：Random
ＲＡＭの分類

ＤＲＡＭ：ＤｙｎａｍｉｃＲＡＭ
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：ＳｔａｔｉｃＲＡＭ
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
ＤＤＲ２４００～８００Ｍｂｐｓ
ＤＤＲ３８００～１６６７Ｍｂｐｓ（検討中）
メモリ
ＣＰＵ
（レジスタ）
一次キャッシュ
メインメモリ
二次キャッシュメモリ
ハードディスク
（仮想メモリ）
ＲＯＭ
ペンティアム３以降は、２次キャッシュまで
含めてＣＰＵチップの中に入っている。
外部記録装置
ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ－Ｒ
ＤＶＤ
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
サー T7250 (2GHz)*47(拡張版 Intel
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
メモリ
次タ用32KB×2
2
2,048KB
次
バスク
ロック
システムバス
メモリバス
チップセット
インテル(R) Celeron(R) プ
ロセッサー 530 (1.73GHz)
インストラクション用
32KB/データ用32KB
1,024KB
800MHz
533MHz
667MHz
ATI Radeon(TM) Xpress 1250/SB600
メインメモ標準容量／
リ*7
最大容量
スロット数
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
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
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、６４０
ＭＢ、１．３ＧＢ、２．３ＧＢ

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
 コンピュータの基本要素を示せ。
 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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