情報科学I - 内匠研究室
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コンピュータと情報
第2回
パソコンとは
とりあえず、言葉
2進数・10進数・16進数
一桁に2つしか数(0,1)が存在しないの
が2進数
0,1,10,11,…
一桁に10個しか数(0,1,2,…,8,9)が存
在しないのが10進数
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,…
一桁に16個しか数(0,1,2,…,9,A,B,C,
D,E,F)が存在しないのが16進数
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,10,11,12,…
N進数
コンピュータの中身は電気回路
数を電圧の高い(High,ON)・低い(Low,
OFF)で表現
2進数で表現されている
10進数は2進数との親和性がない
16進数は2進数との親和性があるので、
プログラム等に用いる
単位
Bit
二進数の一桁
Byte
8bit
8bitで、英文字はすべて表現できる
単位(2)
K(キロ)
1024を示す
1KByteは1024Byte
M(メガ)
1024Kを示す
1Mbyteは1024Kbyteで、1048576byte
G(ギガ)
1024Mをしめす
T(テラ)
1024Gをしめす
単位(3)
CPUの周波数にはM HzやG Hzという
単位を使う
メモリにはM byteやG byteという単位
を使う
Hz(ヘルツ)は周波数の単位.一秒間に
何回計算できるかを示す
Byte(バイト)は容量の単位.1 byteで半
角の文字1文字を表すことができる
単位(4)
たとえば...
Core 2 Extreme QX9775というもっとも性
能の良いCPUの周波数は,3.2GHz
つまり,一秒間に3.2x109回計算できる
たとえば...
USBメモリ512Mbyteだと,512x106のア
ルファベットが記録できる
日経新聞の朝刊が大体257400文字なので
約955日分が記録できる
パソコンとは?
コンピュータの歴史
世界最初の
コンピュータ
ENIAC
1946年
ミサイル等の弾道計
算や暗号解読に使用さ
れた
プログラムは配線を
変える事によって構築
される
真空管約20000個.60
畳の敷地
コンピュータの歴史
フォンノイマン型の
コンピュータ
EDSAC 1949年
コンピュータ上の
データ記憶装置上に
プログラムを蓄積し
て計算する.
遅延線メモリと呼ば
れる水銀を使ったメ
モリ
真空管3000個.12畳
の敷地
計算機の分類
メインフレーム
大型汎用コンピュータの
総称
UNIVAC I 1950年
System 360 1964年 IBM
製
スーパーコンピュータ
科学技術計算用コン
ピュータ
CRAY-I 1976年 クレイリ
サーチ製
ミニコンピュータ
計測制御やプロセス制御
用小型コンピュータ
PDP-8 1965年 DEC製
ワークステーション
技術開発や研究開発用の
小型コンピュータ
Sun-1 1982年 サンマイ
クロシステム製
パーソナルコンピュータ
Apple II
世界初のパーソナル
コンピュータ
1977年 アップル社
製
現Macintoshの先祖
パーソナルコンピュータ
IBM PC
1981年 IBM製
今日広く使われてい
る AT互換機の基礎
となるPC
Windowsの歴史
Windows3.0
初めてのwindows
Windows95
OSレベルでインターネット接続を初めて実装
Windows98
USB, IEEE1394への対応
WindowsMe
WindowsXpへのつなぎ
Windows2000
サーバ用のOS.
Windows98の後継にするつもりが失敗
WindowsXp
PC用のOSとしては,かなり長く使われている
Windows Vista
今ここで使用するOS
GUI(見た目)の強化等
Windows 7
最新のOS
Vistaの緩慢な動きを修正
パソコンの中身
PCのハードウェア
コンピュータの基本装置
CPU
入力装置
主記憶装置
補助記憶装置
出力装置
CPU
中央処理装置 (CPU)
メモリからデータを読み出して,そのデー
タを処理する能力を持つ
CPUの性能は,動作周波数と一回の周期
にできる処理能力ではかる
入力装置
コンピュータにデータを入力する装置
キーボード
マウス
ジョイスティック
トラックパット
OCR(光学式文字読み取り装置)
磁気カード読み取り装置
音声認識装置
etc
出力装置
コンピュータで処理されたデータを出力する
装置
ディスプレイ
CRT(ブラウン管)
画面はきれい
消費電力は多い
場所をとる
LCD
画面の発色は劣る
消費電力は少ない
場所をとらない
プリンタ
出力装置
コンピュータで処理されたデータを出力する
装置
プリンタ
インクジェットプリンタ
色の階調をきれいに出力
印刷スピードは遅い
本体価格は安い
印刷コストは高い
レーザビームプリンタ
色の発色がきれい
印刷スピードは速い
本体価格は高い
印刷コストは安い
記憶装置
CPUでの計算結果を一時的に蓄えたり,プロ
グラムの内容を一時的に蓄えたりする
一般的に電源を消したら内容は消えてしまう
種類
RAM (Random Access Memory)
読み書きが可能なメモリ
ROM (Read Only Memory)
読み込みのみ可能なメモリ
補助記憶装置
主記憶装置にあるデータ等を長期間保存するための
装置
磁気テープ
フロッピーディスク(FD)
ハードディスク(HD)
CD-ROM, CD-R, CD-RW
MO
DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM…
PCカード,メモリスティック,SDカード…
一般的には電源を消しても消えない
OS
オペレーティングシステム
オペレーティングシステム(OS)
ソフトウェアの実行管理
ハードウェアへのアクセス制御
プログラム
プログラム
OS
ハードウェア
プログラム
だからOSって?
ハードウェアとソフトウェアとの間に
入って,いろいろなことをするソフト
ウェア
昔は,OSが無いのが普通
今は,無いなんてあり得ない
だからOSって?
ソフトウェア
ハードウェア
ソフトウェア
ハードウェア
•昔は,ハードウェアに合わせてソフトを
逐一作り変えていた
•めんどうでしょ?
だからOSって?
ソフトウェア
OS
ハードウェア
OS
ハードウェア
•ハードウェアの差異をOSが吸収してく
れるので,どんなハードウェアの構成で
もソフトが動く
OSの種類
UNIX
ワークステーション用のOS
Windows
AT互換機用のOS
Mac OS
Macintosh用のOS
携帯端末用OS
Palm, Symbian OS
組み込みデバイス用OS
i-Tron
本授業ではwindowsを使用する
GUIとCUI
CUI (Character user interface)
入力:キーボード
出力:文字
旧来からのユーザインタフェース
GUI (Graphical user interface)
入力:マウスとキーボード
出力:ディスプレイ上のコンピュータグラフィッ
クス
直感的な操作を提供するユーザインタフェース
インターネット
インターネット
広義 (an internet) :
複数のコンピュータネットワークを相互接
続したネットワーク
LAN(Local Area Network)→WAN(Wide
Area Network)→Internet
狭義 (The Internet,The Net) :
特に地球規模で広く相互接続されているネ
ットワーク
インターネット
インターネットはオープン
各種の技術や管理制度は一般に公開:RFC
(Request for Comments)
特定の集中した責任主体は存在しない
接続している組織が各ネットワークを管理
事実上の管理主体(ICANN、IETFなど)はある
インターネット
インターネット・プロトコル (IP)
インターネット上の通信に用いられる基本プロト
コル
その上に
トランスポート(転送)層
TCP, UDP
アプリケーション層
WWW で用いられる HTTP
ネットニュースに用いられる NNTP
ファイル転送(FTP)
ストリーミングなど
プロトコルの定義の多くは RFC として公開
インターネットの歴史
ARPANET
1969年開発
国防用コンピュータネットワーク
特権的なコントローラを持たない通信網の実験
NSFNet
1985年
国防用のARPANETから学術部分を切り離したもの
1988年に商用インターネットサービスが開始.1989年に商
用ネットワークサービスと接続
インターネットの歴史
JUNET
1984年
日本最初のインターネットの基礎
東大,東工大,慶応をつないだネットワーク
1989年にNSFNetとの接続
インターネット
IPアドレス
個々のコンピュータの固有番号
ドメイン名
IPアドレスは数字の羅列で人間には分かりづらい
英数字を使用した名前を使用
IPアドレスに対応させて用いる
「www.yahoo.co.jp」というドメイン名は「124.83.147.20」と
いうIPアドレスに対応
インターネット
ドメイン(domain)
所属を示すもの
国、会社、学校、部署、部屋など
たとえば名古屋工業大学の情報工学科は…
cs.nitech.ac.jp
情報工学科
教育・研究機関
名古屋工業大学
日本
その他の例
ntt.co.jp, kcn.ne.jp, kantei.go.jp, pref.aichi.jp
インターネット
本来接続先ホストはIPアドレスを指定
する必要がある
ドメイン名とIPアドレスを
DNS(Domain Name Server)によって関
連づける
World Wide Webとは?
インターネット上の情報表現の手段
歴史的に
1989年 インターネット上の参考文献,
論文の閲覧システムとして開発.当初は,
文章のみ
1992年 Mosaicによって画像を表示でき
るようになる
1994年 Netscape Navigator
1995年 Internet Explorer
World Wide Webとは?
インターネット上で提供されるハイ
パーテキストシステム
リンクによって,他の文章と相互的につな
がりをもてるシステム
HTML(Hyper Text Markup Language)に
よって定義される
文章の構造を定義するために使われる
リンク先はURL(Uniform Resource
Locator)で示される
URL
スキーム名,ホスト名,パス名でできあが
るインターネット上のリソースを指定する
方式
http://www-tkm.ics.nitech.ac.jp/~arao/lecture/
スキーム名
ホスト名
スキーム名
プロトコルを定義する部分
http - HTTP
ftp – FTP
And so on…
パス名