Transcript 情報実験I / 情報実験第6回 PC のハード的仕組み

情報実験I / 情報実験第6回
PC のハード的仕組み
藤本まみ・土屋遼平(地物3年)
本日の講義の内容
• Introduction
• PCのハードに必要な機能とは?
• 各部品の概要
–入力装置(キーボード, マウス)
–出力装置(ビデオカード, ディスプレイ)
–記憶装置(RAM, HD, DVD, CD, FD)
–マザーボード (BIOS, チップセット, バス)
• まとめ
• 参考文献
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ハードってなに??
• ハードウェア (hardware)
– コンピュータを構成している電子回路や周辺機器
などの物理的実体
• キーボード, マウス, ディスプレイなど
• ソフトウェア (software)
– コンピュータを制御する手順・命令をまとめた情報
• BIOS(→次々週), OS, shellなど
• コンピュータを使う為には「ハードウェア」と
「ソフトウェア」の両方が必要不可欠
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What’s PC?
• Personal Computer
• パソコン
• 原義 ) 個人用低価格コンピュータ
• 最近は PC 〜 PC/AT 互換機
– ほとんどの PC が 「PC/AT互換機」なので..
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What’s PC/AT互換機 ?
• 「PC/AT」と互換性
のあるパソコン
• PC/AT(Personal Computer/Advanced Technology)
＠ITのHP（Insider’s Computer Dictionaryの欄）より
http://www.atmarkit.co.jp/index.html
– IBM が 1984 年に発表したパソコン
– 内部仕様の多くが公開 : 互換製品が各社
から発表され, 業界標準となった
– 日本では 「DOS/V計算機」とも呼ばれる
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ちなみに… 情報実験機は?
• 世界標準である PC/AT
互換というアーキテクチャ
に従って EPnetFaN 有志
により組み立てられた自
作パソコン
• 簡単に部品をばらすこと
が出来るので, PC のハー
ド的仕組みを学習しやす
い
分解・組み立てを体験してみましょう !
6
PCのハードに必要な機能とは?
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• 入力機能
– ブラウザを起動
– レポートを入力
• 出力機能
– めくるめく世界を
表示
• 記憶機能
– フロッピーディス
クに保存
• 処理機能
– プログラムを実行
7
まとめると…
8
装置の種類
• 入力装置
•
•
•
•
•
– キーボード, マウス, スキャナ, タッチパネルなど
出力装置
– ディスプレイ, ビデオカード, プリンタなど
処理装置
– CPU
記憶装置
– 半導体メモリ, ハードディスク, フロッピーディスク, CD-ROM
などなど
その他の装置
– ネットワークカード, サウンドカード, SCSI カードなど
以上の機能を結合・調整する装置
– マザーボード(チップセット)
9
入力装置
• 人間の意思をコンピュータに伝える装置
– キーボード
– マウス
10
キーボード
みなさんの目の前に
ありますね?
11
マウス
みなさんの目の前に
ありますね?
12
装置の種類
• 入力装置
•
•
•
•
•
– キーボード, マウス, スキャナ, タッチパネルなど
出力装置
– ディスプレイ, ビデオカード, プリンタなど
処理装置
– CPU
記憶装置
– 半導体メモリ, ハードディスク, フロッピーディスク, CD-ROM
などなど
その他の装置
– ネットワークカード, サウンドカード, SCSI カードなど
以上の機能を結合・調整する装置
– マザーボード(チップセット)
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出力装置
• 処理結果を人間に伝える装置
– ディスプレイ
– ビデオカード
14
ディスプレイ
みなさんの目の前に
ありますね?
15
ビデオカード
• 画面表示機能を追加する拡張カード
• 画面の作画を行うチップ(ビデオチップ)
• アナログデータへの変換を行うチップ
• 画面イメージを保持
する為のメモリ(VRAM)
ATI XPERT 98
VRAM: 8MB
ビデオチップ: RAGE
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装置の種類
• 入力装置
•
•
•
•
•
– キーボード, マウス, スキャナ, タッチパネルなど
出力装置
– ディスプレイ, ビデオカード, プリンタなど
処理装置
– CPU
記憶装置
– 半導体メモリ, ハードディスク, フロッピーディスク, CD-ROM
などなど
その他の装置
– ネットワークカード, サウンドカード, SCSI カードなど
以上の機能を結合・調整する装置
– マザーボード(チップセット)
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処理装置
• ソフトウェアを解釈し, 処理を実行する装
置
– CPU
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CPU
• Central Processing Unit
• 一回の命令で同時に処理できるデータ
の量や一秒間に実行できる演算の回数
が多いほど高機能
Pentium 4
2.88 GHz
ファン19
装置の種類
• 入力装置
•
•
•
•
•
– キーボード, マウス, スキャナ, タッチパネルなど
出力装置
– ディスプレイ, ビデオカード, プリンタなど
処理装置
– CPU
記憶装置
– 半導体メモリ, ハードディスク, フロッピーディスク, CD-ROM
などなど
その他の装置
– ネットワークカード, サウンドカード, SCSI カードなど
以上の機能を結合・調整する装置
– マザーボード(チップセット)
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記憶装置
• 入力・出力データ, 処理結果やプログラ
ム(ソフトウェア)を書き込み・読み込みす
る装置
– 主記憶装置(メインメモリ)
– 外部記憶装置(ディスクドライブ)
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主記憶装置(半導体メモリ)
• 半導体素子を利用して電気的に記憶す
る
– 電源を落とすと記録内容は消滅
• 動作が高速で, CPUから直接アクセス可
• 単位容量あたりの価格が高いため, 大
量には使用できない
GREEN HOUSE GH-SD100/128ML2
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外部記憶装置
• 磁気的・光学的などの手段によりデータやプ
ログラムを記憶する装置
– 電源を供給しなくてもデータは消えない
– ハードディスク(HD),USBメモリ、 フロッピーディス
ク(FD), CD-R/RW, DVD-ROM etc…
• CPUから直接アクセスできない(低速)
– 一度主記憶装置に読み込む必要がある
• 接続は IDE によるものが主流
－シリアルATA
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IDE
• Integrated Device Electronics
• PC/AT互換機用のハードディスクイン
ターフェース
• DVD, CD なども接続可能(ATAPI)
• ちなみに情報実験機では 2 本の IDE
ケーブルが接続可能
– Primary, Secondary
• 一本のケーブルで 2 台まで接続可能
– Master, Slave
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ハードディスク
• 磁性体を塗布した円盤を高速に回転さ
せ,磁気ヘッドからデータを読み書きする
• 磁気ヘッドと円盤の間は 10-6m 以下
• 振動に弱い
Barracuda
ST380011A
80GB
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フロッピーディスク
• 磁性体を塗布した円盤を磁気ヘッドに近
づけてデータを読み書きする
• ディスクは取り外しが可能
• メディアが安価なため, 古くから使用され
ている
• 最近はあまり使われていない
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光学ディスク( CD, DVD )
• ディスクに細かい凹凸が刻まれている.
ディスクにレーザ光を当て, 光学的に
データを読み取る
– DVD は CD よりもデータの記録密度が高いだ
けでなく, 両面記録, 2 層記録が可能.
– *-RW (ReWritable) 読み書き可能
– *-R (Recordable ) 一度だけ書き込み可能
– *-ROM (Read Only Memory ) 読み取り可能
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装置の種類
• 入力装置
•
•
•
•
•
– キーボード, マウス, スキャナ, タッチパネルなど
出力機能
– ディスプレイ, ビデオカード, プリンタなど
処理装置
– CPU
記憶装置
– 半導体メモリ, ハードディスク, フロッピーディスク, CD-ROM
などなど
その他の装置
– ネットワークカード, サウンドカード, SCSI カードなど
以上の機能を結合・調整する装置
– マザーボード(チップセット)
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その他の装置
• マザーボードのバススロットに装着する
事で拡張機能を提供
– ネットワークカード
– サウンドカード
– USBインターフェースカード
• マザーボード、バススロットについては後述
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ネットワークカード
• LANに接続するための拡張カード
• 別名 NIC (Network Interface Card)/
LAN card/LAN board など
FNW-9800-T
10 BASE-Tおよび
100 BASE-TXに準拠
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装置の種類
• 入力装置
•
•
•
•
•
– キーボード, マウス, スキャナ, タッチパネルなど
出力機能
– ディスプレイ, ビデオカード, プリンタなど
処理装置
– CPU
記憶装置
– 半導体メモリ, ハードディスク, フロッピーディスク, CD-ROM
などなど
その他の装置
– ネットワークカード, サウンドカード, SCSI カードなど
以上の機能を結合・調整する装置
– マザーボード(チップセット)
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マザーボード(Mother Board)
→北
南←
PCI,AGP
バススロット
CPU
スロット
メモリ
スロット
チップセット
IDEバススロット
ASUS P5P800
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PCIバス
南←
→北
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PCIバス
• Peripheral Components Interconnect BUS
• PC/ATで採用されたバス
– データの転送速度 : 133 MB/s
• このスロットに特別な機能を持ったカー
ドをさす事により機能を追加出来る
– 情報実験機にはネットワークカード, ビデオ
カードが追加されている
• BUS：コンピューター内部で各回路がデータを
やり取りするための伝送路
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AGPバス
南←
→北
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AGPバス
• Accelerated Graphics Port Bus
• ビデオカード専用バス
• PCI バスよりも高速
– AGPバス : 266 〜 1066 MB/s
– PCIバス : 133 MB/s
• 情報実験のビデオカードは PCI バスに
接続されており, AGP バスは使用しない
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チップセット
南←
→北
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チップセット
• コンピュータの内部で CPU や RAM, 拡
張カード間のデータ受け渡しを管理する
一連の回路群
• データの交通整理屋さん
• north bridge: CPU-メモリ, AGP
• south bridge: ISA/PCI etc…
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PCのハード的構造まとめ
• 入力装置
•
•
•
•
•
– キーボード, マウス, スキャナ, タッチパネルなど
出力機能
– ディスプレイ, ビデオカード, プリンタなど
処理装置
– CPU
記憶装置
– 半導体メモリ, ハードディスク, フロッピーディスク, CD-ROM
などなど
その他の装置
– ネットワークカード, サウンドカード, SCSI カードなど
以上の機能を結合・調整する装置
– マザーボード(チップセット)
39
参考までに･･･
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What’s DOS/V ?
• DOS/V(Disk Operating System/V)
– PC/AT互換機用の OS
• IBMが1990年に販売
– Microsoftの「MS/DOS」 という OS に日本語機能
を追加
– 世界標準規格である PC/AT互換機で日本語が
扱えるようになり, 海外の安い PC/AT 互換機が
大量に日本市場に流入
PC 〜 PC/AT 互換機 〜 DOS/V計算機
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BUS
• コンピューター内部で各回路がデータをやり
取りするための伝送路
－ CPU内部の回路間を結ぶ内部バス
－ CPUとRAMなどの周辺回路を結ぶ外部バス
－拡張スロットに接続された拡張カードとコン
ピュータ本体を結ぶ拡張バス
• 複数の信号線で同時に複数のビットを転送す
るパラレル転送方式でデータを伝送
－1回の転送で同時に送れるデータの量を
「バス幅」と呼ぶ
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最近の接続インターフェース
• IDE接続以外の接続インターフェース
‐USB2.0
‐Serial ATA
• HDDの接続インターフェースの流行
‐Serial ATAが標準となってきている
‐IDE接続と異なり、1ポート1デバイスとな
るため、接続した場合の性能低下を防げ
る。
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参考文献
• 『 見てわかるパソコン解体新書シリーズ』
大島篤著
ソフトバングパブリッシング株式会社
• 『DOS/V マガジン 2006年10月号』
ソフトバンククリエイティブ
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