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授業展開＃５ 計算機とコンピュータ （コンピュータの歴史と種類） 計算する機械の系譜 計算機以前：指と石 「calculate」の語源はラテン語の「小石」 「digital」の語源はラテン語の「指」 指を半分曲げるなどの中途半端はなし！ そろばんと計算尺 そろばん：中途半端なし。 → デジタル。 計算尺：スライドさせて計算。 → アナログ。 計算機械 歯車の回転核で数値を表現 回転数を上位の歯車の回転角として表わす 歯車による位取り表現 初めて歯車式加算機を考案したのはレオナ ルド・ダビンチと言われている。 歯車式計算機 パスカルの計算機：歯車を使用して足し算、引き算を行った。 （１６４２年） ライプニッツの計算機：かけ算、割り算も可能にした。 明治時代：大本寅治郎の「タイガー計算機」：ハンドルを回して 計算。 バベッジの解析機関（１８２３年～） 「演算機能」、「記憶機能」を持たせよ うとした。しかし、完成はしなかった。 計算機の歴史 １９３８年：ドイツ：「Ｚ１シリーズ」：リレー式計算機 １９３９年：アメリカ：「ＡＢＣ」リレー＋真空管 １９４３年：イギリス：「ＣＯＬＯＳＳＵＳ」：真空管式 １９４４年：アメリカ：「ＭａｒｋⅠ」リレー式大型計算機 １９４６年：アメリカ：「ＥＮＩＡＣ」真空管式計算機 初めての電子式のプログラム制御の計算機械 １８８００本の真空管、重量３０トン １９４９年：イギリス：ＥＤＳＡＣ 初めてのプログラム内蔵式（ノイマン型）の万能計算機 １９５０年：アメリカ：ＥＤＶＡＣ 以降はＣＰＵ、メモリー、ＯＳなどの発展にすぎない。 コンピュータの性能向上 リレー方式：電磁石を使った電気機械的 スイッチング装置 ↓ 真空管：速い。しかし信頼性が低い。 ↓ トランジスタ：速い。信頼性も比較的高い。 ↓ ＩＣ（Integrated Circuit集積回路） ： 速い。信頼性も高い。 真空管 真空管の働き ・増幅作用 （小さな電波を大きくする。） ・整流作用 （交流電流を直流にする。） ・検波作用 （電波を耳で聞こえる低周波信号に変換する。） ENIACには真空管が使われていて、その数は18800本。 •1秒間に５０００回の計算をすることができました。 •体積８０立方メートル、重量２７トン、消費電力１４０キロワット 真空管の原理（三極型） プレート グリッド － － － － － － － － カソード オフ オン トランジスタ トランジスタの働き ・増幅作用 （小さな電波を大きくする。） ・整流作用 （交流電流を直流にする。） ・検波作用 （電波を耳で聞こえる低周波信号に変換する。） NEAC-2201 完成時期 1958年9月 演算素子 トランジスタ 600本 ゲルマニウムダイオード 7,500本 真空管 100本 演算速度 呼出時間を含む平均値 加減算 5.2ms（1.2ms） 乗 算 9.7ms（5.7ms） 除 算 14.1ms（10.1ms） （ ）内は即時呼出（高速呼出）の場合 内部記憶装置 磁気ドラム 1,040語 40語平均呼出時間 2.5ms 40語平均即時呼出時間 0.5ms 入出力装置 光電式テープ読取機 テープ穿孔タイプライタ トランジスタ型コンピュータ（NEC) トランジスタの原理 コレクタ － － － Ｎ型 Ｎ型 － － － － － － 薄い Ｐ型 － ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － ベース Ｎ型 ＋ － － － － － － Ｐ型 Ｎ型 － － エミッタ 電気流れず 電気が流れる IC（集積回路） 小型 安定動作（信頼性が高い） 集積度によりIC→LSI→VLSI 素子数が１００未満だとＳＳＩ（小規模集積回路） １００～１０００未満だとＭＳＩ（中規模集積回路） １０００～１０万未満だとＬＳＩ（大規模集積回路） １０万～１０００万未満の集積回路をＶＬＳＩ（超大規模集積回 路） １０００万以上の素子を持つ集積回路はＵＬＳＩ（超超大規模集 積回路） サイズの小型化 大型コンピュータ ↓ ミニコン ↓ ワークステーション ↓ パソコン マイクロプロセッサ １９７１年：世界最初「４００４」４ビット、 電卓用：インテル社 １９７２年：８００８：８ビット、電子計算機 周辺回路用 １９７４年：８０８０：８ビット １９８１年：ＩＢＭ ＰＣ（８０８８：インテル 社） １９８２年：ＰＣ－９８０１ １９８４年：マッキントッシュ（６８０００：モト ローラ社） １９９５年：Ｗｉｎｄｏｗｓ９５ トランジスタ数＝２３００個 トランジスタ数＝３５００個 ＣＰＵの発展 ８０８６ １６ビット トランジスタ数＝２９，０００個 ８０２８６ １６ビット トランジスタ数＝１３４，０００個 ８０３８６ ３２ビット トランジスタ数＝２７５，０００個 ８０４８６ ３２ビット トランジスタ数＝１，２００，０００個 ペンティアム４ ３２ビット トランジスタ数＝４２００万個！ ムーアの法則 「the number of transistors on a chip doubles every 24 months （半導体に集積されるトランジスタの数は、24カ 月おきに2倍になる）」 インテル創立者のひとりゴードン・ムーア 線幅 ３０ｎｍへ、クロック数１０ＧＨｚへ マルチコア化 → マルチコア 消費電力（～動作電圧2×クロック周波数） 処理能力向上 シングルコア デュアルコア化の場合 クロック周波数２０％ダウン 消費電力：シングルコアと同等 処理能力：約1.7倍 マルチコアの進展 → １０～１００ キャッシュメモリーの共有 さらなるマルチ化 インテル® Core™2 Extreme QX6850 ４コア集積 8 MB の共有 L2 キャッシュ 1333 MHz フロントサイド・バス パソコンの歴史 １９７５年、ＭＩＴＳ社：Ａｌｔａｉｒ８８００ ＣＰＵ：８０８０（２５ＭＨｚ） ＲＡＭ：２５６バイト １６個のＬＥＤと１６個のスイッチにより操作（２進数を直接入力） 後に、ＢＡＳＩＣ（ビル・ゲイツ）を搭載する。 パソコンの歴史２ １９７６年、ＮＥＣ、ＴＫ－８０ CPU : μPD8080A ROM : 768bytes(最大1KB) RAM : 512bytes(最大1KB) 価格 : 88,500円 パソコンの歴史３ １９７７年、アップル社：ａｐｐｌｅⅡ ＣＰＵ：６５０２（１ＭＨｚ） ＲＡＭ：６４Ｋバイト ２８０×１９２ドット、６色カラー １９７９年、コモドール社：ＰＥＴ２００１ ＣＰＵ：６５０２（１ＭＨｚ） ＲＡＭ：３２Ｋバイト パソコンの歴史４ １９８３年、アップル社：リサ 演習 世界最初マイクロプロセッサは何か。 ムーアの法則とはどういった内容か。 フォン・ノイマン型コンピュータの特徴は何か。 ＣＰＵの規格にはどのようなものがあるか。 小テスト