コンピュータとは コンピュータ：内部に蓄積された手順に従い、 計算などの処理を実行する機械 コンピュータとは？ • 内部に蓄積された手順に従って 計算などの処理を実行する機械 コンピュータの世代 • コンピュータ前史 • 第 1 世代 (1960) 真空管 • 第 2 世代 (1960 1965) トランジスタ • 第 3 世代 (1965 1970) IC (集積回路) • 第 3.5 世代 (1970 1980) LSI (大規模集積回路) • 第 4 世代 (1980 ) 超LSI (超高密度集積回路) コンピュータの五大機能 • コンピュータには五つの機能で成り立つ …ことが多い。 必ずしもと言うわけではないが、 ノイマン型コンピュータの大半にはこれらがある。 それではその五つの機能とは？ コンピュータの五大機能 ①制御機能 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 制御機能について • CPU (Central processing unit)が担当。 プロセッサ自体、その他に対し… ・動作タイミング ・動作内容 の指示を担当 作業者に指示を与える管理者の役割 ②演算機能 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 演算機能について • CPU (Central processing unit)が担当。 ・算術演算 ・論理演算 の実行を担当 実際に仕事をする作業者の役割 CPUとは • CPU：Central Processing Unit 中央処理装置や 中央演算処理装置 と呼ばれる CPUとは(概要) • 記憶装置にあるプログラムを順次読み込 む • プログラムの内容を解釈、実行 • バスと呼ばれる回路を通じて、入出力装置 、記憶装置へデータ通信 CPUの構造 • クロック同期型のCPUが一般的 • 規則正しい命令タイミング：クロック信号 • クロック信号が早いほど、高性能 …と言われる CPUの動作 • フェッチ、デコード、実行の3ステップで動作 • フェッチ：メモリ内に蓄積されたプログラムの 呼び出し • デコード：CPUにとって意味のある形式に分割 • 実行：指定された操作を実行 ムーアの法則 • 最も有名な公式：集積回路上のトランジスタ数 は「18ヶ月ごとに倍になる」 • 式での表現：n年後の倍率 p は、 p = 2n / 1.5 5年後：10.08倍 20年後：10 321.3倍 ムーアの法則 ③記憶機能 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 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 記憶機能について１ • 各種メモリが担当 • 処理手順記載のプログラム • 処理前後のデータ 一時的、恒久的に記憶(保存)する 事務作業をするときの机やノートの役割 記憶機能について2 記憶装置には大きく2種類 • 主記憶装置 • 補助記憶装置 主記憶装置：CPUチップ内やDRAM,SRAM (机やその上のノートに相当) 補助記憶装置：ハードディスクやDVD、USBメモリ など (引き出し、キャビネット、倉庫に相当) 記憶装置の階層構造 • 一次(主)記憶装置 CPUが直接アクセス可能な 記憶装置。 キャッシュメモリや メインメモリが該当。 机やノートに該当。 キャッシュメモリ：数kB～8MB メインメモリ：数百kB～数GB 記憶装置の階層構造 • 二次(補助)記憶装置 必要な情報を一次記憶装置に 伝送。大きな容量、頻繁に アクセスしないデータを保存。 HDD、CD、DVD、BR、 フラッシュメモリ、フロッピー 磁気テープ、紙テープ、パンチ カード などなどが該当 記憶装置の階層構造 • 三次記憶装置 ロボット機構等を使用。 滅多に使わないデータ保存 企業等にて大規模な ストレージシステムを準備 倉庫に該当 ③記憶機能 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 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 記憶装置の特性 揮発性メモリと不揮発性メモリ • 不揮発性： 電力供給がなくなっても、保存され続ける (一般的に低速) • 揮発性： 電力供給がなくなると、保存内容が消える。 (高速) 記憶装置の特性 書き換え可能？ • 読み書き可能(リードライト) 情報をいつでも上書きできる。 例：RAM (Random Access Memory) 一次記憶装置に使用。 読み取り専用(リードオンリー) 例：CD-ROM、DVD-ROM 記憶装置の特性 書き換え可能？ • 一度だけ書き込み可能(ライトワンス) 三次記憶装置やオフラインストレージに使用 例：CD-R、DVD-Rなど リライタブル 読み出しは自由。上書きは自由にできない。 例：CD-RW、DVD-RWなど 記憶装置の性能 記憶容量 デバイスまたは媒体が記憶できる全容量。 大きいほど、記憶できるデータも大きいが… 記憶密度 情報をどれだけコンパクトに記憶できるか。 単位長さ、面積、体積辺りの記憶容量。 記憶装置の性能 レイテンシ ストレージの特定位置にアクセスするまでの時 間。 一次：ナノ秒、二次：ミリ秒、三次：秒単位程度 スループット 単位時間当たりの読み書きの速度。 メガバイト毎秒などの単位を使用。 ネットワーク ネットワークに関する用語 • LAN (Local Area Network) 限られた区域内に設置された，コンピュータ同士を 接続し、データのやりとりを行うネットワークシステム • WAN (Wide Area Network) 遠隔地にある企業の本支店や工場などのコンピュ ータやLANを，NTTなどの通信業者が提供する通 信回線（公衆回線）を利用して接続した広域ネットワ ーク LANとWAN 支店A 支店C LAN LAN WAN LAN 支店B LAN 支店D ネットワークに関する用語 • インターネット（Internet） 大小様々なネットワークが相互に接続された世界 規模のネットワーク • イントラネット（Intranet） インターネットの技術を使ってLANの内部だけでデ ータの共有とやりとりを行うネットワークシステム 通信プロトコル（Protocol） ネットワーク上でデータ通信を行うために必要な 通信規約（取り決め）を通信プロトコルという。 （a）TCP/IP（Transmission Control Protocol / Internet Protocol） ●インターネットの標準プロトコル ●TCPとIPは異なる機能を持ち，互いの役割を分担 通信プロトコル（Protocol） 通信プロトコル： TCP/IP：基本プロトコルであるTCPとIPに由来 TCP (Transmission Control Protocol) データの送信順番の維持や到達確認を行う。上位層からの送信デー タをパケットという小さな小包に分割して下位層へ渡す。このときに通 知パケットを混入しておき、これが戻ってこないときには再度送信。 IP (Internet Protocol) 上位層からパケットを受け取ると、送信先のIPアドレス(番地)が記録さ れているIPヘッダ情報を付加。経路選択の方法も定義しており、ネット ワーク間のルーターで行われる。 通信プロトコル（Protocol） TCP/IPのアプリケーション層には以下のプロトコルが存在 ・FTP (File Transfer Protocol): 2台のコンピュータ間でファイル転送を行うプロトコル。 ・HTTP (Hyper Text Transfer Protocol): WWWサーバーとクライアント間の通信を行うプロトコル。 ・SMTP (Small Mail Transfer Protocol): メールサーバーにメール送信を行うプロトコル。SMTPに対応した メールサーバーをSMTPサーバーと呼ぶ。 通信プロトコル（Protocol） TCP/IPのアプリケーション層には以下のプロトコルが存在 ・POP3 (Post Office Protocol version 3): サーバーから着信メールを受信する場合に用いるプロトコル ・IMAP (Internet Message Access Protocol): POPと同様のプロトコル。メールサーバーで管理されているため、 タイトル無しや、Re:のみといったメールを排除することが可能。 ・MIME (Multiple Internet Mail Extensions): メール内部に画像・音声といったファイルを取り扱えるように機能を 拡張したプロトコル IPアドレス • コンピュータごとに割り当てられた識別番号 • 32[bit]で与えられ，8[bit]ごとに区切られる (0～255までの十進数で表示) • 自分のPCに割り振られるIPアドレスを参照 Ex. OS: Windows 7 Windowsマーク⇒すべてのプログラム⇒アクセサリ⇒コマンドプロンプト CUIのウィンドウが開いたら、Z:\>の後に “ipconfig”と入力し、 Enterキーを入力 IPアドレス • IPアドレスは以下の2種類に分類 グローバルIPアドレス 世界中で1つしかないアドレス プライベートIPアドレス LAN内部の限定範囲内で使用するアドレス IPアドレス • 最近のIPアドレス IPv6 (Internet Protocol version 6): 現在のIPアドレスは32[bit]で表現しているが，IP アドレスが不足(IPアドレス枯渇問題)． IPv6は128[bit]でIPアドレスを表現して上記の問 題解決を図る． ネットワーク機器を全てIPv6に変更する必要 2011年4月15日をもって、 APNIC (Asian-Pacific Network Information Center) におけるIPv4アドレスの在庫は枯渇いたしました。 本件に関し、APNICからもアナウンスが出されています。 インターネットの仕組み • DNS (Domain Name System)： 32[bit]で表現されるIPアドレスを接続先として指定するが、IPアドレスを 分かりやすい文字列に変換する機能 • URL (Uniform Resource Locater)： Web上の情報を閲覧するときに目的の情報のアドレスの認識に使用 http://www.gifu-nct.ac.jp/index.html プロトコル名 サーバ名 ドメイン名 ファイル名 gifu-nct.ac.jp 第3レベルドメイン 第2レベルドメイン トップレベルドメイン インターネットの代表的なサービ ス 電子メール [email protected] ユーザ名 ドメイン名 gifu-nct.ac.jp 第3レベルドメイン 第2レベルドメイン トップレベルドメイン インターネットへの接続方法 接続回線の種類(ナローバンドとブロードバンド) 電話回線： 電話回線をデータ通信に利用 通信速度：300[bps]-56[kbps] アナログ-デジタル信号変換にはモデム装置を使用 ISDN (Integrated Services Digital Network)： 統合デジタル通信網を利用 通信速度： 通信用Bチャンネル64[kbps] 制御用Dチャンネル16[kbps] データ通信を全デジタル化(ノイズに強い) インターネットへの接続方法 接続回線の種類 xDSL (x Digital Subscriber Line): ADSL / HDSL / SDSL / VDSL など、電話線を利用し て高速デジタル通信を行う技術の総称。電話回線に 使われる銅線に電話では使用しない周波数帯域に高 周波の信号を流して高速通信を実現 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): 音声伝送用やISDNよりも高い周波数帯域を利用して データ転送 データ転送速度：ダウンストリーム:数十[Mbps]、アップ ストリーム：数[Mbps] インターネットへの接続方法 接続回線の種類 CATV (ケーブルテレビ接続)： CATV網を利用して提供されるインターネット接続サービス。 加入者宅にケーブルモデムと呼ばれる装置を配置し、これに CATVの同軸ケーブルを接続して利用 データ転送速度：数[Mbps]-数十[Mbps] 基地局からの距離によるデータの劣化(ノイズ)に強い FTTH (Fiber To The Home)： プロバイダと各家庭を光ファイバーケーブルで接続 データ転送速度：10-100[Mbps] 光ファイバー網の整備の確認が必要 基地局からの距離によるデータの劣化(ノイズ)に強い ソフトウェア ソフトウェアの分類 ソフトウェア 基本ソフトウェア(OS) MS-DOS, Windows, MacOS, Linux etc… ミドルウェア DBMS, 運用管理 応用ソフトウェア （アプリケーション） CAD オフィスツール 画像処理 会計処理 ゲーム etc… ソフトウェアの分類 ソフトウェア 基本ソフトウェア(OS) MS-DOS, Windows, MacOS, Linux etc… ミドルウェア DBMS, 運用管理 応用ソフトウェア （アプリケーション） CAD オフィスツール 画像処理 会計処理 ゲーム etc… OS (Operating System) • ハードウェアとソフトウェアの間を仲介し， 応用ソフトウェアが動作するように設定し たり，ディスプレイやプリンタなどの周辺機 器を管理・制御したりする基本ソフトウェア 例）Windows，MacOS，Linuxなど ユーザインタフェース ユーザがコンピュータを利用したり，アプリケーション ソフトウェアに対して情報の受け渡しを行ったりする 仕組み ユーザインタフェースではGUIによるOSとCUIによる OSに分類される GUI (Graphical User Interface アイコンのような図柄を冷す操作によってコンピュータの サービスを受けるユーザインタフェース CUI（Character User Interface） キーボードからコマンドを入力することによって， コンピュータのサービスを受けるユーザインタフェース ミドルウェア • OSとアプリケーションソフトウェアの情報の 受け渡しを担当。 • データベース管理(DBMS)や運営管理を 担当 ソフトウェアの分類 ソフトウェア 基本ソフトウェア(OS) MS-DOS, Windows, MacOS, Linux etc… ミドルウェア DBMS, 運用管理 応用ソフトウェア （アプリケーション） CAD オフィスツール 画像処理 会計処理 ゲーム etc… アプリケーションソフトウェア • 応用ソフトやアプリとも呼ばれる CAD：2次元、3次元の製図を行う フリーソフトから数百万円に至るソフトまで様々。 他にも文書作成、表計算、圧縮解凍、 ウィルス対策など アプリケーションソフトウェア • 上位互換と下位互換 • ソフトウェアに改良が加えられると、新しいバージョ ンが公開・発売 • 古いバージョンで作成したデータ ⇒ 新バージョンで使用可能 ：上位互換 • 新バージョンで作成したデータ ⇒ 古いバージョンで使用可能 ：下位互換 コンピュータウィルス コンピュータウイルスの定義 経済産業省での制定ではコンピュータウィルスは以 下のように定義 第三者のプログラムやデータベースに対して意図的に 何らかの被害を及ぼすように作られたプログラムであ り、次の機能を1つ以上有するもの． •自己伝染機能 •潜伏機能 •発病機能 情報セキュリティの基礎知識 ウィルスの機能 • 自己伝染機能 自らの機能によって他のプログラムに自らをコピーしまた はシステム機能を利用して自らを他のシステムにコピー することにより、他のシステムに伝染する機能 • 潜伏機能 発病するための特定時刻、一定時間、処理回数 等の条件を記憶させて、発病するまで症状を出 さない機能 • 発病機能 プログラム、データ等のファイルの破壊を行った り、設計者の意図しない動作をする等の機能 情報機器工学 期末試験について • 赤字の単語、内容を埋めるタイプの 問題 • 2月16日 14：40 – 16：10 (90分)
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