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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. 光田千紘 ( 北大院・理 ) chihiro@ep.sci.hokudai.ac.jp. 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 物理的実態 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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情報実験 I / 情報実験第 6 回 PC のハード的仕組み

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Presentation Transcript

  1. 情報実験I / 情報実験第6回PC のハード的仕組み 光田千紘(北大院・理) chihiro@ep.sci.hokudai.ac.jp

  2. 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態 • 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

  3. What’s PC? • Personal Computer • パソコン • 原義 ) 個人用低価格コンピュータ • PC-98001, Macintosh, etc… • 最近は PC 〜 PC/AT 互換機 • ほとんどの PC が 「PC/AT互換機」なので.. がんばれ Macintosh…

  4. 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) • 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」として定着

  5. 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

  6. 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の思想に従って 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 !

  7. 本日のお品書き • Introduction • PCのハードに必要な機能とは? • 各部品の概要 • マザーボード (BIOS, チップセット, バス) • 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) • その他(NIC, SCSI, USB) • まとめ • 参考文献

  8. PCのハードに必要な機能とは? 今日は, 明日締め切りの情報実験のレポートを書いた. まずブラウザを起動し, レポート投稿システムの画面を開いた. まだキーボードに慣れていないので遅々として入力が進まない. 目が疲れたので, ある秘密のホームページにアクセスして目の保養をする事にした. めくるめく世界が画面に表示された. あまりにも有益な写真が表示されたので, 持参したフロッピーディスクにその写真を保存した. 今日はいい日だった. • 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

  9. まとめると…

  10. 実際の装置 • 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 • 特殊な機能を実現するための装置 • 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)

  11. マザーボード(Mother Board) 南← → 北 機能を追加 する手段を 用意する CPU スロット 各機能を 調節する メモリ スロット ディスクを接続する ASUS P5P800

  12. PCIバス 南← → 北

  13. PCIバス • Peripheral Components Interconnect BUS • PC/ATで採用されたバス, 「ISAバス」よりもデータ転送速度が速く, 現在の主流となっている • PCI バス : 133 MB/s vs. ISAバス : 8 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

  14. AGPバス 南← → 北

  15. 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

  16. チップセット 南← → 北

  17. 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/PCIetc…

  18. 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

  19. キーボード みなさんの目の前に ありますね?

  20. マウス みなさんの目の前に ありますね?

  21. 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

  22. ディスプレイ みなさんの目の前に ありますね?

  23. 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

  24. 処理装置 • ソフトウェアを解釈し, 処理を実行する装置 • CPU

  25. 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命令の回数が多いほど高機能 Pentium 4 2.88 GHz ファン

  26. 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)

  27. 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

  28. 外部記憶装置 • 磁気的・光学的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 • 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 or SCSI によるものが主流 • ハードディスク(HD), フロッピーディスク(FD), CD-R/RW, DVD-ROM etc…

  29. 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 セクタ Barracuda ST380011A 80GB シリンダ ディスク

  30. 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(…でももう廃れてきた?)

  31. 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

  32. 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, MO なども接続可能(ATAPI) • 一本のケーブルで 2 台まで接続可能 • Master, Slave • ちなみに情報実験機のマザーボードでは 2 本の IDEケーブルが接続可能 • Primary, Secondry

  33. 特別な機能をもつ装置 • マザーボードのバススロットに装着する事で特別な機能を提供 • ネットワークカード • サウンドカード • SCSIカード • USB • 最近はマザーボードに備え付けられている事が多い

  34. 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

  35. 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 • 特殊な機能を実現するための装置 • 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)

  36. 参考文献 • 大島篤, 見てわかるパソコン解体新書シリーズ, ソフトバングパブリッシング株式会社

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