Transcript ノイマン型コンピュータ

計算機システム
ハードウェア編（第３回）
～ ノイマン型コンピュータ ～
ノイマン型コンピュータ
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「コンピュータの父」とも呼ばれるアメリカの数学者、
ジョン・フォン・ノイマン(John von Neumann)氏
によって1946年に提案された方式で、世界最初の
ノイマン型コンピュータは1949年にイギリスで開発
された「EDSAC」である。
1942年にアメリカで世界最初の(電気式)コンピ
ュータであるABCが開発されたが、当時のコンピュ
ータは真空管の配列や配線が計算内容をそのまま
反映したものになっており、別の計算を行なうため
には配線をすべてやり直さなければならず、汎用性
が著しく乏しかった。
ノイマン型コンピュータ
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ノイマンは、プログラムをハードウェアから独立さ
せてデータとして外部から与え、汎用のハードウェ
アでこれを実行させる方式を発表した。これがノイ
マン型コンピュータである。ソフトウェア(プログラム)
という概念の誕生もこのときであった。
ノイマンは自身もノイマン型コンピュータ「EDVAC」
の開発に関わっていたが、チーム内のいざこざが
原因で開発が遅れ、世界初のノイマン型コンピュー
タの座は、イギリスのケンブリッジ大学でモーリス・
ウィルクス(Maulice Wilkes)らが開発した「EDSAC」
に奪われてしまった。
ノイマン型コンピュータとは？
ストアドプログラム方式(プログラム蓄積方式)
その２大特徴は
 命令（プログラム）をデータとして記憶装置に
格納
 命令を順番に読み込んで実行
その他の特徴

単一メモリ方式
プログラムとデータを同じメモリに記憶

線形メモリを有する
その他の特徴
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PC(プログラムカウンタ)で実行する命令を
指す
ALU（算術論理演算器）などの演算器を有
する
その他の特徴

アキムレータやレジスタなどの少量の高速
な記憶装置を有する

メモリとレジスタ間のデータ転送を命令で明
示的に行う
ノイマン型コンピュータの構成
CPU
メモリ
I/O
ノイマン型コンピュータの構成
CPU
メモリ
I/O
CPUの位置
CPU（中央処理装置）
CPUの進化
組み込みシステム vs. パソコン
CPUの位置
CPUの構成
演算装置（データパス）
 データの加工、計算、判断、記憶、転送など

制御装置（コントロールパス）
 命令処理の順番、各演算器などの制御

データパス
データパス
データパス
コントロールパス
命令の処理手順
処理の流れ
処理の流れ
次回・・・
命令とは・・・
命令とは
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CPUが理解できる言語 → 機械語
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メモリ内に蓄えられたプログラムのなかの
一部
命令の構成
命令の構成
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オペレーションコード（OPコード）
命令の種類を示す
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オペランド
命令の対象を示す
OP（オペレーション）コード
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命令の種類
データ転送命令
演算命令
制御命令
その他
（I/O、割り込み、疑似、マクロ）
オペランド
ノイマン型コンピュータ裏話
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つづき
実は、ノイマンはEDVAC開発計画には途中から参加しており
、プログラム内蔵方式という基本設計はプロジェクト当初から関
わっていたジョン・エッカート(John Presper Eckert)とジョン・
モークリー(John William Mauchly)によって考案されたと言
われている。
EDVACは軍が資金援助しており、軍事機密として開発されて
いたため、2人をはじめとする開発メンバーは特許や論文を通じ
て詳細を発表することはなかった。ところが、ノイマンはメンバー
に相談もなくEDVACの論理的側面をまとめた論文を自身の名
前で発表してしまったため、世間的にはこの方式はノイマンの着
想によると認識されるようになった。開発チームの内紛はこの事
件が原因といわれている。