第２章 コンピュータの基本 電子制御設計製図Ⅰ 2010年4月28日 Ⅱ限目 コンピュータの種類 デスクトップ型 主に机の上に備え置いて使用する用途で 作られ，移動して使うことを前提とはしてい ないパーソナルコンピュータのことである． ノートブック型 モニタなどの表示画面，キーボードなどの 入力装置，バッテリーなどがコンピュータ本 体と一体化された，ユーザーが任意の場所 へ移動させて利用する（持ち運ぶ）ことを前 提として設計された，軽量のパーソナルコン ピュータの総称である． コンピュータの種類 パームトップ型 手のひらにのるサイズのコンピュータ． PDA (Personal Digital Assistant)とも呼ば れる．住所録，スケジュール表，電子メール などに用いられる．電子手帳に似ているが、 ソフトウェアのインストールによって，機能の 拡張が可能． その他のコンピュータ 定義はあいまい。 ワークステーション： 通常のPCよりも高機能。言った者勝ち。 シンクライアント： サーバにデータ格納や処理を任せる。 表示、入力の機能に絞った低機能、低価格のコンピュータ。 役割による名称。 マイクロコンピュータ： 小さなコンピュータ。通称マイコン。 １つのチップの中にコンピュータの機能が含まれている。 見た目は他のICとそんなに変わらない。 その他のコンピュータ スーパーコンピュータ： 科学技術計算など大規模な計算を超高速に行うことが可能な コンピュータ。通称スパコン。 気象予測、遺伝子解析など最先端の科学に利用。 非常に高価になりがちで、コレを用いた公的事業が非効率と みなされ事業仕分け対象。 復活してよかった。 汎用コンピュータ： メインフレームとも呼ばれる。企業・組織が用いる汎用プログラ ムを利用するためのコンピュータ。１部屋がコレの場合もある。 CADシステムの構成要素 計算機の構造（デスクトップ型） コンピュータの五大機能 ①制御装置 プログラムの命令を解読し、他の各装置に指示を出す機能． 制御機能は、全て装置を統括する ＣＰＵ マザーボード ②演算装置 解読されたプログラムの命令に従って，データを処理する機能 ③記憶装置 プログラムやデータ，処理結果などを記憶として保存する 機能を有す 主記憶装置：プログラムやデータを 一時的に保存する装置 メモリ 補助憶装置：プログラムやデータを保存する装置 ハードディスク フロッピーディスク CD-ROM/DVD ④入力装置 外部からの命令やデータなどの情報をコンピュータに入力 する機能を有す マウス キーボード スキャナ ⑤出力装置 コンピュータの処理結果を外部に表現する機能 ディスプレイ スピーカー プリンタ 情報量を表す単位 情報量を表す単位 bit 読み方 ビット 意 味 情報を表す最小単位 B（※注1） バイト 1B=8bit KB キロバイト 1KB=1024B MB メガバイト 1MB=1024KB GB ギガバイト 1GB=1024MB TB テラバイト 1TB=1024GB PB ペタバイト 1PB=1024TB （※注1）大文字のKは1024を表すための慣用的な補助単位記号である。 （1000を表す場合は小文字のkを用いる。） 情報の量と単位 データの量は、ビットおよびバイトという単位を使って示す ビットは情報の細小単位で、2進数の1桁のこと １KB＝1024B １MB＝1024KB １GB＝1024MB １TB＝1024GB データ表現の原理 文字のディジタル化 文字のディジタル化 ＣＰＵ（中央処理装置） 主に演算装置と制御装置の機能をまとめたハード ウェアで，CPUの能力によって，コンピュータシステ ム全体の性能が大きく左右される． Intel Core i7 AMD PhenomⅡ X6 Apple A5 計算機の構造（デスクトップ型） CPUの能力 一度に処理できる情報量と命令の処理速度（1秒間に実行で きる命令の数）などで表現される． CPUの処理速度は，「動作周波数（内部クロック周波数）」で 表現される． 動作周波数とは，CPUが処理の動作を行うテンポを表すも のである． 現在のパソコンの動作周波数は，CPUが内部でもっている 時計の1秒間あたりの刻み数「クロック周波数」で表す． 動作周波数の単位は「GHｚ」であり，この値が大きいほど処 理能力が高い．（ただし，クロック周波数では種類の異なる CPU間の処理速度の比較は行えない） バス（BUS) CPUへデータを渡したり，CPUで処理したデータや 制御信号を他の装置へ伝達したりするデータ転送路 バス（BUS) 内部バス CPU内部でデータや制御信号をやりとりする伝送路． パラレル(8，16，32ビット)に処理を行う． 外部バス CPUと周辺回路との間でデータや制御信号をやりとり する伝送路．メモリなどを制御． 拡張バス CPUと周辺機器との間でデータや制御信号をやりとり する伝送路．ハードディスクやグラフィックカード等を制御 拡張バスの種類 種類 ISA PCI AGP バス幅 転送速度 16 8MB/秒 備考 PC/AT互換機の標準バス， 現行製品には不採用 132～ 32，64 現行PCの標準バス 533MB/秒 32 グラフィック専用バス 266～ 2128MB/秒 PCIでは対応できなく なったことが背景 最近はAGPに変わってPCI Expressが普及しつつある 主記憶装置（メモリ） 書き込みの可否 書き込み可能：RAM (Random Access Memory) 読み出しのみ：ROM (Read Only Memory) 電源OFF時の振る舞い 揮発性：電源 OFF で忘れてしまう 不揮発性：データは消えない パソコンに搭載されている RAM は揮発性 ROM は不揮発性． 電源を入れた直後の動作を決める パソコンには少しだけしか搭載されていない 組み込み機器のプログラムは全て ROM に格納されている 最近は「書き込み可能・不揮発」なメモリが増加 フラッシュメモリ（デジタルカメラの記憶媒体）など 読み書きが遅く，また書き込みに多くの電力が必要 RAM SRAM ・リフレッシュ不要 ・アクセスは高速で消費電力が少ないが，高価，回路が複雑 ・キャッシュメモリに使用(CPU内部や近辺) DRAM ・リフレッシュと呼ばれる再度読み込みが必要 ・アクセスは低速で消費電力も大きいが，安価，回路が単純 ・メモリに使用 補助記憶装置 ハードディスク デスクトップPC用 ノートPC用 不揮発性メモリ USBメモリ SDカード CD-R : CD-Recordable （１度だけ書き込み可） CD-RW CD-ReWritable （何度でも書き換え可） DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R,-RW, DVD+R,+RW ， Blue-ray Disk (BD) ハードディスク データを磁気的に（カセットテープのように）記録 不揮発性（電源を切っても消えない） 計算機の構造（デスクトップ型） CD／DVD装置 ＣＤ－ＲＯＭドライブは、レーザ光をディスクの記憶面に当て、 反射してくる光の強弱でデータを読みとっている USBフラッシュメモリ 「USBマスストレージ」という仕様に対応し，パソコン に接続すると，自動的に外部記憶装置として認識され る その他のメモリ 様々な規格が乱立 CF （コンパクトフラッシュ） ハードディスク （マイクロドライブ） その他のメモリ デジタルカメラ用フラッシュメモリ SDカード miniSDカード ｘD-Picture SDカード（松下など）・・・デジカメ，カーナビ，音楽プレイヤーなど miniSDカード（松下など）・・・携帯電話など xD-Pictureカード（オリンパス，富士写真フイルムなど）・・・デジカメ 入力装置 キーボード 文字，数字，記号などを入力するパソコンの基本的な入力装置 ポインティングデバイス： マウス，スティックポインタなどのコンピュータの画面上の位置 情報（ポイント）を入力する装置（デバイス） OCR 手書き文字や印字を認識し，文字コードに変換する OMR マークシートを読み取る装置 図形入力装置 イメージスキャナなどの図形や絵などを入力する装置 特殊入力装置 タブレット，ディジタイザ CADシステムの構成要素 入力装置：マウスの構造 メカニカル（機械式）マウス オプティカル（光学式）マウス マウスを使うことのメリット CUI : Character User Interface GUI : Graphical User Interface コマンドを覚える必要がなく，直感的な操作が可能 ポインティングデバイスとしてはマウスが代表的 ディスプレイ （a）ディスプレイ装置の解像度 ●ディスプレイに表示可能なドット数（横×縦）のことを解像度 という。 ●解像度が大きいほど画面に表示可能な情報量が増える。 ●表示画面の大きさによって解像度が変化することはない。 （b）解像度に対応するインターフェース ●XGA（1024×768），SXGA（1280×1024）等が代表的である。 CRTディスプレイ装置 • 表示装置にブラウン管（CRT）を使用したディスプレイ装置 奥行きが大きい、重い、消費電力量が大きい Gateway EV500 液晶ディスプレイ （LCD： Liquid Crystal Display） ●CRTを用いたディスプレイに比べ，薄型・軽量・低消費電力 であり，画面のちらつきがなく，疲れが少ない。 ①STN方式（Super Twisted Nematic） ②TFT方式（Thin Film Transistor） ●STN方式よりもTFTの方が画質，視野角が優れている． ●CRTデイスプレイと同等の画質を得ることが可能 Dell 2001FP HAS(20インチ) 出力装置： プリンタの分類 種 類 描画方式 特 長 ドットインパクト プリンタ インクリボンの裏からピンを押し付けて 描画 ・低品質 熱転写プリンタ インクリボンに熱したピンを押し付けて 溶けたインクを紙に転写し描画 ・高コスト ・高品質 感熱式プリンタ 感熱紙に熱したヘッドを押し付けて描画 ・時間による劣化 ノズルから液体インクを噴射して描画 ・低コスト ・カラー描画可 インクジェット プリンタ レーザー プリンタ レーザーによって感光ドラムに像を形成 ・高精度、高品質 し、トナーを付着させて描画 ・普通紙使用可 出力装置： プロッタの分類 種 類 描画方式 特 長 ペンプロッタ ペンや紙を自動で動かして描画 ・基本的に単色 ・描画に時間 インクジェット プロッタ インクジェットプリンタと原理は同じ ・低コスト ・カラー描画可 静電プロッタ 記録ヘッドに高電圧をかけて専用記録 用紙に静電潜像を形成し、トナーを付着 ・高精度、高品質 させて描画 レーザー プロッタ レーザープリンタと原理は同じ ・高精度、高品質 ・普通紙使用可 拡張カード・拡張ボード 計算機の機能を拡張するときに使用 種 類 説 グラフィック ボード グラフィックアクセラレータ、ビデオカードとも。 画像、動画の高速表示専用の演算・記憶装置 サウンドボード ビデオキャプ チャボード 明 音声に対する機能を拡張する装置 デジタルビデオ等の画像、動画をMPEG形式に変換可 能。データ変換時にCPUを用いることが無い。 ネットワーク ネットワークに接続するための装置。LANボード(カード) インターフェース とも。最近はデフォルトでマザーボードに機能があるも カード(NIC) のが多数。 マザーボードに購入時に装備されている(オンボード) ものもあるが、さらに高機能化を図れる 計算機の構造（デスクトップ型） インターフェース 計算機と周辺機器を接続するために必要な情報の出入り口。 シリアルインターフェースとパラレルインターフェースが存在 • シリアルインターフェース １本の伝送路を用いて情報を１ビットずつ転送 • パラレルインターフェース 複数の伝送路を用いて同時に複数ビットの通信 シリアルインターフェース ●RS-232C：モデムやプリンタなどの接続に用いる。 ●USB： パソコンと周辺機器を接続するインターフェース。 ハブ（HUB）と呼ばれる集線装置を用いることにより，最大 127台の装置を接続することが可能。 ホットスワップ（電源を入れた状態 でのプラグの着脱）対応。 通信速度1.5Mbps，12Mbps。2.0では480Mbps ●IEEE1394：通信速度400Mbps。 ディスクやデジタルビデオ の接続に用いられる。 64台の装置と接続可能。 ●SATA：通信速度150 - 600Mbps 。 ハードディスク の接続に用いられる。 パラレルインターフェース IDE (Integrated Device Electronics): E-IDE (Enhanced Integrated Device Electronics): ATA (Advanced Technology Attachment): 高速シリアル化したSATAという規格も。 SCSI (Small Computer System Interface): セントロニクス GPIB (General Purpose Interface Bus) : パラレルインタフェース 種類 最大容量 転送速度 IDE 528MB 4.17MB/秒 E-IDE 8.4GB 16.7MB/秒 ATA 144PB 備考 HDDのみサポート 2 台まで接続可能 4 台まで接続可能 Serial ATA規格も 33～133MB/秒 ある （ATA/133） 記憶装置の種類と特性 1KB 103 104 105 1MB 106 携帯内蔵 Flash 107 PDA 108 1010 Flash 1011 HD 不揮発性 PDA 組み込み 1GB 109 PC RAM 揮発性 フロッピー CD DVD メール 写真 ムービー リムー バブル ハードウェアと用いられる単位 装置の分類 装置名 単 位 単位の意味 処理装置（*注1） (演算装置＋制御装置) CPU MHz クロック周波数 主記憶装置（メインメモリ） MB ハードディスク MB、GB フロッピーディスク KB、MB 光磁気ディスク（MO） MB CD－ROM MB CD－R MB CD－RW MB DVD－ROM GB DVD－RAM GB 記憶装置 入力装置 タブレット スキャナ ディスプレイ 出力装置 プリンタ プロッタ 記憶容量 dpi 解像度（1インチ当たり） ドット（ピクセル） 解像度（横×縦のドット数） dpi 解像度（1インチ当たり） （*注1）JISでは演算・制御・主記憶装置をまとめたものを処理装置としている。
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