2010年7月28日水曜日

計算機 初歩の初歩 ~計算機は何故動く?~

ブログのアクセス解析ツールを使うことにしました。
といっても、すぐに結果が出てくるわけではありませんのでしばらく待ちです。

さて、前回の反響も見ずに計算機初歩シリーズ第二回です。
今回はハードウェアの基本的な構成と各部の働きを見てみようと思います。
正直なところ、大まかに理解していればあとはぐぐる先生に質問できますので(←基礎知識なしではぐぐる先生に質問しても効果が薄いのです)最低限このくらいは抑えておこうというレベルで書いてみます。


ノイマン型の説明で
『ノイマン型アーキテクチャの計算機は5つの部分からなる。演算論理装置(ALU)、制御装置、メモリ、入出力と、これらを接続する情報経路である。』
と前回引用しましたが、これだけだと手元にあるパソコンのどの部品がどの部分に当たるのかわかりづらいと思います。
その為、もう一段階現在に近い説明を引用します。(引用元

コンピュータは制御装置、演算装置、主記憶装置、補助記憶装置、入力装置、出力装置 で構成されています。
コンピュータの心臓部は中央処理装置 (CPU) です。
中央処理装置は制御装置と演算装置から成っています。
主記憶装置はプログラムやデータを記憶し、CPU の求めに応じて素早くデータを送ったり、 CPU から返された処理結果を記憶して、コンピュータの働きの中心となるメモリ  です。
大型コンピュータが中心であった頃の習慣で、CPU と主記憶装置をコンピュータ本体といい、 入力装置、出力装置、補助記憶装置はコンピュータ本体の周辺に設置されていたことから 周辺装置 (peripheral equipment) といいます。

入力装置はキーボードやマウス、 バーコードリーダーやイメージスキャナーなど、 コンピュータを操作したり、さまざまな情報をコンピュータに与えるために使用されます。

出力装置はディスプレイやプリンタなど、コンピュータの処理状況や処理結果を表示、 印刷するものや、 音声のデータを再生するスピーカなども出力装置の仲間です
補助記憶装置はフロッピーディスクや ハードディスク、CD-ROMドライブなどです。
ハードディスクに保存されているプログラムを主記憶装置に送ったり、 コンピュータで作られたデータをフロッピーディスクやハードディスクに保存する、 などというふうに使用されます。

ちなみに、この引用元は大学の講義資料のようなので堅いですが比較的整理されています。
独習時の参考サイトとしてお勧めしておきます。

ノイマン型の5つの部品と、上記引用との対応をとってみると…

・演算論理装置(ALU)+制御装置 ⇒ 中央処理装置(CPU)
・メモリ ⇒ 主記憶装置
・入出力 ⇒ 入力装置・出力装置
・これらを接続する情報経路 ⇒ (マザーボード上の回路(バス)・配線など)

となります。
尚、補助記憶装置はノイマン型では考えておらず、現実問題(主に費用の問題)として必要な為に追加されたものです。
計算機が直接扱うのはメモリ上の情報であって補助記憶上の情報ではないのです。


上記引用で、おおざっぱな理解は可能ですが念のため解説を。

0、(パソコン起動)
1、起動終了後、入力待ち状態になる
2、入力(キーボード・マウス・FDやCD挿入)に応じて処理開始
3、入力された情報が情報経路を通ってCPUに伝わる
4、必要な情報を補助記憶装置から主記憶装置に読み込む
5、命令を実行する
6、必要に応じて処理後の情報を出力装置や補助記憶装置に送る
7、命令がある間、4、~6、を繰り返す
8、入力待ち状態に戻る

7、で「命令がある間」とありますが、命令の最中でも確認メッセージ表示(**して良いですか? Yes/No)の入力待ちのように入力を促す場合があります。

全て書いていませんが、装置間の情報伝達は全て情報経路を通じて行われます。

常に各装置をフル稼働しているわけではありませんので、複数のプロセス(上記1、~8、を行う手続き)を同時に動かしているのが現在のコンピュータ(正確にはOS)です。
同時に、と言っても全ての命令や処理を一度に行わせるのではなく、作業予定表を作るようにして順番に処理を実行させます。この効率が良ければ良いほど各装置を有効活用できます。


深堀はいくらでも出来る分野なのですが・・・
あまりやるとこれだけでブログが一つ出来てしまうので、というより筆者のレベルの浅さが露呈する(笑)のでここまでにしておきます。

実際問題としては、どのような装置がどのような役割を担って計算機が動いているか、上記のレベルで理解していれば、調べものなり質問なりが比較的スムースに行きます。




政治経済ネタを書きたいのですが・・・
微妙なネタばかりでいまひとつキーが進みません。
技術ネタに逃避しましたが、それが欲求不満にならなければ良いのですが^^;
やはり単一方面への特化は、筆者には向いていないようです。

0 件のコメント:

コメントを投稿