コンピュータの予備知識

コンピュータの予備知識
ネットワークシステムⅠ
第４回
インターネットでは



いろいろなコンピュータが使われる
 新しいもの，古いもの
データが送られる途中で，何が起きるか分からな
い
ということを頭の隅に置いて，受講してください
知っているとは思うが…

CPU

メモリ

バス
 CPUやメモリが接続され，
電気信号が流れる
バッファ


buffer
速度の異なる機器の間に置く記憶装置（つまり，
メモリの一種）で，速度の差を吸収する
キャッシュ (１)

cache

バッファの一種（つまり，メモリの一種）

速度が速い装置が，遅い装置に同じデータを複
数回要求するときに使われる
キャッシュ (２)

最初は実際に読み出し，キャッシュに格納し，２
回目以降はキャッシュ内のデータを用いる
キャッシュ (３)


元のデータとキャッシュのデータが一致しなくなる
場合がある
ブラウザでも用いられる
 履歴
 proxy
 更新前のページが
表示されることがある
キュー



queue
待ち行列と呼ばれるデータ構造
 バッファを実現する
格納された順に，読み出される
 FIFO : First In First Out
スタック


stack
最後に格納したデータが，最初に読み出される
ようなデータ構造

LIFO : Last In First Out

食堂のトレイの積み方
コンピュータ内のデータ表現（１）

0と1の組合せ
 01000001（2進数 binary）



41
（4桁ずつ区切り16進数で表現）
数値 65 （10進数として）
文字 A （アスキーコード）
文字については後述
データ表現（２）

ビット（bit）

２進数の１桁
データ表現（２）


バイト（byte）
 ８桁の２進数
 いつも８桁ではない！
 コンピュータにより異なる
 ネットワークには，どんなコンピュータが接続さ
れているか分からない
オクテット（octet）
 オクテットは必ず８桁
データ表現（３）


１バイトに入らないデータは，複数のバイトに格
納される
格納する順序
 ビッグエンディアン（big endian）
 リトルエンディアン（little endian)
データ表現（４）

（12ABEF）16 を100番地から格納

ハードウェアにより異なる
データ表現（５）

データは，すべて0/1で

文字は文字コード
 文字を文字コード（数値）に対応させる
 複数の対応がある（のが混乱の原因）
 対応を間違えると，文字化け
データ表現（６）
日本語の漢字コード






1字を16ビット
JIS (ISO-2022-JP)
Shift JIS
EUC
UNICODE
日本語だけではない
文字化け（１）

ブラウザの設定とデータの文字コードが異なって
いると…
文字化け（２）

例 IE
転送中のデータ誤り
先の文字化けは設定ミス
転送中のデータの誤り



通信回線は外部から影響を受けることがある
 雑音（ノイズ）
転送中のデータが変化することがある
“0101010” を転送中に
“0111010” となることがある
パリティ（１）


転送するデータに含まれる“1”の数を数える
例 “0101010”
 7ビットのデータ中に“1”は3つ
パリティ（２）


転送するデータの最後に
 “1”の数が偶数なら“1”を
 “1”の数が奇数なら“0”を
付け加えて，データを送る
例データが
“0101010”なら
“01010100”を送る
パリティ（３）


つまり，送信するデータ中の“1”の数を奇数個に
する
 “01010100” （最後に“0”を付ける）
 “01010001” （最後に“1”を付ける）
受信側で“1”の数を数え，偶数個であったら，そ
のデータは誤りであることが分かる
 “01010101” （誤り！）
 誤り検出
パリティ（４）


転送中に2ビット変わったら，誤りを検出できない
例 “01010100” が
“00110100” となっても，
受信側では誤りを検出できない
パリティ（５）


以上のように，送信するデータ中の“1”の個数を
奇数個にするものを
 奇数パリティ
“1”の個数を偶数個にする場合もある
 偶数パリティ
パリティ（６）



実際には，転送するデータを一定の大きさに区
切って適用する
通信だけに用いられる手法ではない
 メモリから読み出したデータのチェック
この手法を“パリティチェック（parity check）”と呼
ぶ
パリティ（７）

ハミングコードチェック（hamming code check）
 付加するビットを増やして，誤りの検出だけで
なく，訂正も可能としたもの
 もちろん，完全なものではない
パリティ（８）


誤り検出・訂正の手法は他にもある
 どのような方法があり，どのような特徴がある
か？
我々の身のまわりでも使われている
 音楽用CD
チェックサム（１）


送信するデータの合計を求め，データだけでなく
合計も送り，受信側でチェックに用いる
後で出てくる
チェックサム（２）

例２４ビットのデータ
オクテット（８ビット）ごとに区切り，
和を求める
00110011
01000100
01110111
和 11101110
データ
これも送信する
チェックサム（３）

受信側でも同様にして，和を求める
 送られてきた和と比較する

各オクテットでパリティチェックをすることもある

合計といっても，単純な和でない場合もある
誤りをみつけたら


訂正できる手法を用いているなら，訂正
検出だけなら，どうするか？
 そのデータは使えない
 再度，送信してもらう
 再送が無理な場合は？
まとめ
まとめ（１）


特殊なメモリ
 バッファ
 キャッシュ
データ構造
 キュー
 スタック
まとめ（２）

データ表現
 コンピュータの内部ではビット列
 ビット，バイト，オクテット
 同じビット列が，数値データや文字データなど
として解釈される
 文字コード
 何種類かある
まとめ（３）

転送中にデータが変わることがある
 送信したビット列と受信したビット列が異なる
 パリティ
 チェックサム
 データが変化していたらどうするか
こんなところにも
I S B N （１）

参考文献1の裏表紙
I S B N （２）

International Standard Book Number

流通している書籍に振られている一意の番号

例 ISBN978-4-274-06876-8

日本だけでない

以前は10桁であったが，13桁になった

日本の出版社が出版した本は978で始まる
I S B N （３）

978-4-274-06876-8
 グループ記号（国など）
 出版者記号
 書名記号
 検査数字（check digit）
からなる
4
274
06876
8
I S B N （４）

検査数字
 検査数字（最後の桁の数字）を除く，各桁の数
字から計算で求める
I S B N （５）


一意の番号なので，本の注文の時に使える
どこか間違えると別の本になるかも知れないの
で，検査数字を導入している

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