授業展開＃7

授業展開＃７
コンピュータの構造２
（ＯＳとアプリケーション）
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

HDDの構造
ディスクプラッタ：磁性体が塗布された円盤
読み書きヘッド
アーム
セクタ
ＨＤＤの構造
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
トラック数：８０／面
1
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
セクタ
2
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。
フラッシュメモリ (flash memory) ：書き換
え可能、不揮発性の半導体メモリ
ＤＶＤの規格
ＤＶＤ－ＲＯＭ
プレス形成したもの
書き込み不可
ＤＶＤ－Ｒ（ＤＶＤ＋Ｒ）
レーザーで色素に書き込み
書き換え不可
ＤＶＤ－ＲＷ（ＤＶＤ＋ＲＷ）
レーザーで相変化書き込み
書き換え可能
ＤＶＤ－ＲＡＭ
レーザーで相変化書き込み
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

ハードとソフト
 ハードウエア：ＣＰＵやメモリーなど
 ソフトウエア：ＯＳやアプリケーションなど
ＯＳ（Operating System）
基本ソフトウエア
コンピュータの使い勝手をよくするための手助
けのソフトウエアをいう。

アプリケーション
ソフト１
アプリケーション
ソフト２
アプリケーション
ソフト２
ＯＳ
デバイスドライバ／
ハードウエア
ＢＩＯＳ
OSの役割
 ハードウエア資源の管理
（キーボードやメモリの管理など）
 アプリケーションソフトに共通する機能の提供
（メニュー表示など）
 ファイルシステムの提供
（ＦＤＤ、ＨＤＤなどのファイル管理）
コンピュータの起動（ブート）


①
②
③
④
電源をONした直後は、メモリ上にはOSは存在しな
い。OSをロードして起動するためのブートストラップ
ローダと呼ばれる特殊なプログラムをロードする。
多段階のブートストラップローダがよく使われ、ある
小さなプログラムから別の小さなプログラムを呼び
出すことを繰り返して、最終的にOSが起動される。
電源ＯＮ
ＢＩＯＳ（ハードウェアとの最も低レベルの入出力を行
うためのプログラム）処理
ＩＰＬ（OSを起動するためのプログラム）の実行
ＯＳの起動
ＢＩＯＳ
（ＢａｓｉｃＩｎｐｕｔ／ＯｕｔｐｕｔＳｙｓｔｅｍ）
起動時のＢＩＯＳの処理
① ＣＰＵとバス管理ユニットのチェックと初期化
② ディスプレイモニタへの表示処理の開始
③ 各種ハードウェアのチェックと初期化
④ 起動ドライブの検出
⑤ ブートストラップローダ（起動プログラム）の起動
⑥ パーティションテーブルが検索され、ブートセクター（HDD
やFDのブートプログラムコードを格納している部分）が読み
込まれる。
⑦ そのOSのファイルシステムが理解され、OS固有の最初の
ファイルが読み込まれる（ブートセクター内のＩＰＬが行う）。
ＩＰＬ（ＩｎｉｔｉａｌＰｒｏｇｒａｍＬｏａｄｅｒ）
 ＯＳを起動するために最初に必要なファイル
をハードディスクからメインメモリにロードする
ためのプログラム。
Ｗｉｎｄｏｗｓ９５／９８／Ｍｅの場合
ＩＰＬによりＩＯ．ＳＹＳがロードされ、さらにＣＯＭＭＡＮＤ．ＣＯＭ、
Ｗｉｎｄｏｗｓカーネルの順にロードされる。
ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ／２０００／ＸＰの場合
ＩＰＬによりＮＴＬＤＲがロードされる。ＮＴＬＤＲはＢＯＯＴ．ＩＮＩ、ＢＯＯＴＦＯＮＴ．ＢＩＮ
を読み込む。ついでＮＴＤＥＴＥＣＴ．ＣＯＭによりハードウェアを確認して
最終的にＷｉｎｄｏｗｓのカーネルをロードする。
OSの歴史
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１９５５年
１９６４年
１９７０年代
１９７４年
１９８１年
１９８２年
１９８４年
１９８５年
１９９２年
１９９５年
１９９８年
２０００年
２００１年
２００７年
ノースアメリカン航空、大型計算機用
ＯＳ／３６０（ＩＢＭ）：大型計算機用ＯＳ
ＵＮＩＸ：ミニコン用ＯＳ
ＣＰ／Ｍ（デジタル・リサーチ）：マイクロコンピュータ用ＯＳ
ＭＳ－ＤＯＳ（マイクロソフト→ＩＢＭ）
ＰＣ－９８０１（ＮＥＣ）Ｎ８８－ＢＡＳＩＣ
マッキントッシュ（アップル）：ＧＵＩ
ウインドウズ１．０（マイクロソフト）：ＭＳ－ＤＯＳがベース
ウインドウズ３．１（マイクロソフト）：ＭＳ－ＤＯＳがベース
ウインドウズ９５（マイクロソフト）：まともなＧＵＩ、マルチタスク
ウインドウズ９８（マイクロソフト）
ウインドウズ２０００（マイクロソフト）（Ｍｅ）
ウインドウズＸＰ（マイクロソフト）
ウインドウズVista（マイクロソフト）
ＯＳの種類
 ＵＮＩＸ：ワークステーション用ＯＳ、ネットワーク
に強い。安定している。
 ＭＳ－ＤＯＳ：１６ビットＣＰＵ用ＯＳ、ＣＵＩ
 マッキントッシュ：ＧＵＩ
 ウインドウズＸ．Ｘ：ＧＵＩ機能
 ウインドウズ２０００、ＮＴ：ネットワーク機能強化
ＣＵＩ：ＣｈａｒａｃｔｅｒＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ
ＧＵＩ：ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ
ＧＵＩ
１９８１年
 １９８３年
 １９８４年
 １９９５年

アルト
ゼロックスアルトを開発
アップルリサを発売
アップルマッキントッシュを発売
マイクロソフトＷｉｎｄｏｗｓ９５
リサ
Ｌｉｎｕｘ（リーナスのＵＮＩＸ）
フィンランドのリーナス・トーバルズ（Linus
Torvalds）が開発・公開。
自由に再配布することのできる, 独立した Unix 系
オペレーティングシステム(OS)
 オープンソース
→ 高いセキユリティ
マイクロソフト
１９７５年ＭＩＴＳ社がＡｌｔａｉｒ８８００発売
 ハーバード大学２年生のビル・ゲイツは、ポール・ア
レンと共にＡｌｔａｉｒのためにＢＡＳＩＣを開発してＭＩＴＳ
社に売り込んだ。
 アップルⅡ、ＮＥＣ、など各社にも搭載。
 ＩＢＭがマイクロソフトにＰＣ用ＯＳの開発依頼。
 シアトルコンピュータプロダクツのＯＳをマイクロソフ
トが購入、手直しをしてＩＢＭに納入。後のＭＳ－ＤＯ
Ｓとなる（１９８１年）。
 １９８５年Ｗｉｎｄｏｗｓ１．０を開発する。
 １９９５年Ｗｉｎｄｏｗｓ９５を発売する。

コンピュータ言語
 コンピュータに作業をさせるために人間
が記述する言葉。
 機械語
 ＦＯＲＴＲＡＮ
 ＣＯＢＯＬ
 ＢＡＳＩＣ
 Ｃ言語
機械語
 ２進数言語：数字の羅列、人間には分かりに
くい
↓
 ニーモニック：機械語のプログラムを人間が
理解できるように簡略化した英単語や記号の
組み合わせに置き換えたもの。
 アセンブラと呼ばれるソフトウェアを用いて
ニーモニックを機械語に変換する。
アセンブリ言語による計算例
１＋２＝３の計算例
①
②
③
④
⑤
⑥
メインメモリの１５番地に１がある。
メインメモリの１６番地に２がある。
ＣＰＵのレジスタＡを使用する。
メインメモリの１５番地のデータをレジスタＡに入れる。
レジスタＡの値とメインメモリの１６番地の値を足しあわせて、その結果をレジスタＡ
に入れる。
レジスタＡの値をメインメモリの番地１７に入れる。
ニーモニック表現
ＬＤＡ，（１５）
ＡＤＤＡ，（１６）
ＬＤ（１７）Ａ
１５番地の内容をレジスタＡに格納する
１６番地の内容をレジスタＡに加えて、結果をレジスタＡに格納する
レジスタＡの内容を１７番地に格納する
ちなみに「ＬＤ」は２進数では「００１１１０１０」
ニーモニックで書かれたＣＰＵ用の言語をアッセンブリ言語という。
機械語と１対１で対応している。
高級言語

人間に分かりやすいコンピュータ言語
→ コンピュータには負担！
ＦＯＲＴＲＡＮ：科学技術計算用
 ＣＯＢＯＬ：事務処理用言語
 ＢＡＳＩＣ：初心者向け
 Ｃ言語：ＵＮＩＸ、移植性・汎用性に富む言語。

ＢＡＳＩＣの例
ＰＲＩＮＴ１＋２
各種アプリケーション
コンピュータに仕事をさせるためのソフト
 ワード：ワードプロセッシングソフト
 エクセル：表計算ソフト
 アクセス：データベースソフト
 ケミドロー：化学構造式作成ソフト
 フォトショップ：ペイントソフト
 ＩＥ：ブラウザーソフト
演習
 ＯＳの機能にはどのようなものがあるか。
 現在使用されているＯＳの例を３つ挙げよ。
 アッセンブリ言語とは何か。
中間試験について
 持ち込み可能なもの
筆記用具
電卓
直筆ノート
 範囲
授業全範囲
復習
情報とは
 情報量（ビット）：I(a)=-log2P(a)
 デジタルとアナログ（Ａ－Ｄ変換）
量子化、ダイナミックレンジ、サンプリング周波数
 二進数、16進数（計算）
 符号化（計算）
 真理値表（論理演算）
 情報圧縮：分類と手法
音声、画像（静止画、動画）

復習

CPU：機能と構造

メモリー：分類と特徴
RAM、ROM、キャッシュ、仮想記憶

記憶装置：種類と容量（計算）
FD、HDD、CD、DVD

インターフェース：種類と特徴
シリアル、パラレル
復習
 ＯＳ（機能、種類）
 プログラミング言語（種類）

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