電子計算機のイロハ

大学一年生向けに，「電子計算機の基礎」を話した時の資料です。

70年代生まれとしては，電子計算機の発展と共に生きてきましたが，最近のデジタルネイティブは「いちいち習っていない」ことが多く，特にファイルの場所や拡張子のことなどは，結構無頓着です。
あらためて説明する機会が必要だな，と思って資料を作りました。
読み物資料もありますので，ご参考までに。
https://kosugitti.github.io/psychometrics_syllabus/common_contents.pdf

Transcript

1. 電子計算機のイロハ こすぎこうじ 1
2. おしながき • コンピュータの5大機能 • ハードウェアの構成 • 情報の単位 • ソフトウェアの構成 • ファイルの種類と拡張子 • ファイルの場所 2
3. 電子計算機の5大機能 • 入力；キーボードやマウス，タッチパネル • 出力；モニタ，プリンタ，タッチパネル • 演算；計算能力そのもの。ビット演算 • 制御；演算結果に従って他の装置に指示を出す • 記憶；計算結果などを一旦保持しておくもの 3 • 「通信/伝達」を入れて考えることもあります。
4. ハードウェアの構成 • 演算装置；Central　Processing Unit • 大きく分けて三つのメーカがある • 計算速度の増加(クロック数)→並列計算(コア数） 4    1FOUJVN $FMFSPO Ϟτϩʔϥܥ 1PXFS1$ "UIMPO $PSF J
   J
   J
   J
   J
   J
   J 9FPO ɹ3Z[FO
   ɹ
   
   ɹ
   ɹɹ .
   
   
   
   
   
    AMD Intel Apple
5. ハードウェアの構成 • 描画専用演算装置；Graphics Processing Unit • 大きく分けて2つのメーカがある • 描画演算のために用意されたので，ゲーマ必須。しかし並列 計算能力などが買われて，AIなどの計算にも応用されている 5 NVIDIA ࣾͷ GeForce ADM ࣾͷ RADEON Vs.
6. 2つの記憶装置 • 短期記憶；Rndom Access Memory（RAM)。一時的に 計算を記憶しておく領域。最近は8G〜16Gぐらいが標準。 電源が切れると記憶が消える。 • 長期記憶；HDDやSSDなど，電源を切っても記録し続ける 外部記憶装置。USBフラッシュメモリでも64G〜，HDD/ SSDは512MB，1Tから数Tのものまで。 6
7. 余談；情報の単位 • 1bit… 0/1 • 1byte = 8bit • 1kbyte = 1024byte • 1Mbyte = 1024kbyte • 1Gbyte = 1024Mbyte • 1Tbyte = 1024Gbyte • 1Pbyte = 1024Tbyte 7 記憶容量，通信容量などデータ のサイズを表すときは共通して この単位が用いられる。 老人会は「ギガが減った」などと 聞くと「はて，単位が減るとは」 と違和感を覚える。
8. 外部記憶装置の歴史 • 90年代以前；パンチカード，磁気テープ，カセットテープ • 90年代；フロッピーディスク（FDD，8,5,3.5inch)，ハード ディスク（HDD），CD-ROM，ZIP，MO，MD… • その後；USBメモリ（サムドライブ），SSD 8 '%%͸.#ʹேץ৽ฉ1෼͙Β͍ͷจࣈ৘ใ͕อଘͰ͖Δ ςΩετʻը૾ʻԻ੠ʻಈըͷॱʹ༰ྔ͸େ͖͔͔͘Δʢղ૾౓΍ѹॖ཰ʹ΋ΑΔʣ 老人会は「UBSをなくした」などと聞くと， 「はて，バス（接続口）をなくすとは」と違和感を覚える
9. パソコンを組み立てる 9 ϚβʔϘʔυ
   $16ʹରԠͨ͠΋ͷΛ༻ҙ 3".
   ࠷ۙͷن֨͸%*..
   ΫϩοΫΛ߹ΘͤΔ $16
   ೤͘ͳΔͷͰ
   ϑΝϯඞਢ ʴ άϥϑΟοΫϘʔυ
   ࠷ۙ͸ઐ༻όεʹࢗ͢ ֎෦هԱ૷ஔ
   44%)%%
   4"5"઀ଓ
10. パソコンを組み立てる 10 ిݯϢχοτ
    ̓̑̌—̔̑̌8
    ͙Β͍ ֎෦هԱ૷ஔ
    $%υϥΠϒͳͲΛ֨ೲ ࠩ͠ࠐΜͩϚβʔϘʔυ ᝑମ
    "59 NJDSP"59ͳͲͷن͕֨͋Δ
    ϚβʔϘʔυͱ߹ΘͤΔ ៉ྷʹ഑ઢ͢Δͷ͕ ๬·͍͠
    ᝑମͷதͰͷۭؾͷ ྲྀΕʹ഑ྀ͢Δ ిݯ΍ᝑମͷεΠονͱέʔϒϧΛܨ͙
11. 自分のPCのスペックを 見てみよう • CPUはどのメーカーの，何を使っているだろうか • CPUのコア数はいくつあるだろうか • 短期記憶の容量はどれぐらいあるだろうか • 長期記憶の容量はどれぐらいあるだろうか 11 8JOEPT04ͷͻͱʀελʔτϝχϡʔ͔ΒγεςϜ৘ใΛݕࡧɼΈͯΈΑ͏ .BDͷͻͱʀ"QQMFϝχϡʔ͔Βɼ͜ͷ.BDʹ͍ͭͯɼΛΈͯΈΑ͏ 6CVOUVͷͻͱʀMTDQVɼGSFF
    IɼMTCML
12. ソフトウェアの構成 12
13. OSの種類 • 大きく分けて3つある 13 8JOEPXT 4&  .F 91     7JTUB /5  4ZTUFN 04 04 049    OS/2 BeOS MS-DOS TownsOS TRON 4MBDL8BSF %FCJBO 3FE)BU 'FEPSB 3FE)BU&OUFSQSJTF-JOVY 6CVOUV $FOU04 Win Apple Unix/ Linux NextStep
14. OSの種類 • Windows系；最大派閥。ユーザに優しくしようとしてかえっ て不便にすることも少なくない。 • MacOS；ハードとソフトの両方を提供しているのが強み。 Appleが売っているのは「素敵な経験」なので，信者になる と幸せになれる。 • Unix/Linux；フリーソフトウェアの精神で運営されている。 無償で導入でき，不便だが自由。研究者業界ではよく使われ る。堅牢。 14 04Λލ͍ͩ΍ΓͱΓ͸ϑΝΠϧม׵ΤϥʔͳͲ͕͋ΔͷͰɼ
    ͳΔ΂͘ػछґଘɾ04ґଘ͠ͳ͍ৼΔ෣͍Λ͢ΔΑ͏ʹ৺͕͚Α͏Ͷ
15. OSの仕事 • ハードウェアの管理；演算・入出力・記憶・制御のデバイスとのや りとり • ソフトウェアの管理；アプリケーションが動作するための環境の 準備 • ユーザインターフェイス；アプリケーション間の操作に統一的な 「見え方」「操作感」を提供 • セキュリティ管理；ユーザのアクセス権を管理 • ネットワーク管理；ネットワーク接続・他のデバイスとの通信管理 15
16. ファイル • 基本的に全て「ファイル」。CPUに仕事をさせる一連の指令書のこと • OSもファイル，アプリケーションもファイル，文書も音楽も静止画も 動画もファイル（これらが統一的に扱えるのが情報革命の凄いとこ ろ。「マルチメディア」） • スマホやタブレットではファイルが隠されていることが多い。iOSに はファイルというアプリがあるにはある。 • ファイルには名前がつけられている。固有名.拡張子の形 • →デフォルトで表示されないことが多い。アイコンのデザインなど で区別することも 16
17. ファイル操作アプリと 拡張子の表示 • Windowsユーザ；「エクスプローラー」と呼ばれるファイル 管理アプリを使う。「表示」タブから「拡張子を表示」をチェッ ク • Macユーザ；「Finder」と呼ばれるファイル管理アプリを使 う。Finderメニューの「設定」から「すべての拡張子を表示」 を選択 • Linuxユーザ；ls -a 17
18. 拡張子の例 18 ֦ுࢠ આ໌ EPDY .4
    8PSEͰ࢖͏ϑΝΠϧܗࣜ
    YMTY .4
    &YDFMͰ࢖͏ϑΝΠϧܗࣜ QQUY .4
    1PXFS
    1PJOUͰ࢖͏ϑΝΠϧܗࣜ QEG ҹ࡮ϨΠΞ΢τ͕ݻఆ͞ΕͨจॻϑΝΠϧ NQ ԻָɾԻ੠ͷϑΝΠϧɻѹॖܗࣜͷҰͭ KQH ը૾ϑΝΠϧͷҰछ QOH ը૾ϑΝΠϧͷҰछ UYU γϯϓϧͳจࣈ͚ͩͷϑΝΠϧ DTW γϯϓϧͳจࣈͰ۠੾ΒΕͨσʔλϑΝΠϧ [JQ ෳ਺ͷϑΝΠϧΛҰ·ͱΊʹѹॖͨ͠ϑΝΠϧ 3 3ͷεΫϦϓτ͕ॻ͍ͯ͋ΔϑΝΠϧɻγϯϓϧͳจࣈ͚ͩɻ 3NE 3
    NBSLEPXOܗࣜͷϑΝΠϧɻγϯϓϧͳจࣈ͚ͩϑΝΠϧɻ 3QSPK 3ͷϓϩδΣΫτϑΝΠϧɻϓϩδΣΫτͷઃఆͳͲ͕ॻ͍ͯ͋Δɻ
19. ファイル命名規則 • 拡張子はファイルの種別を表現している • OSは拡張子を見て，対応するアプリケーションで「開く」 • →ピリオド以降の文字を勝手に書き換えてはいけない • →ファイル名にピリオドを含まないほうがいい • 「文字化け」の恐れがあるので，ファイル名に日本語文字を使わないほ うがいい。半角英数記号のみでつけるのがベター • 老人会はファイル名8文字＋拡張子3文字の時代に生きていたの で，日本語ファイル名やファイル名にスペースが入っているとか，3 文字じゃない拡張子を見ると違和感を覚える 19
20. 文字化けと互換性 • ファイルの中身も基本的には0/1のデータ列。これを文字に対応 させる規則のことを「文字コード」という。 • ASCII；　英数字，基本的な記号を7ビット(0-127)で表現。 例えば「A」は65, 「a」は97で表す。 • Shift-JIS; 日本語の文字を表現する古典的なコード。2バイ ト全角文字。例えば「あ」は0x82A0で表す。 • UTF-8；Unicodeと呼ばれる世界標準。4バイトで世界中の すべての文字を表現できる。例えば「A」は0x41（1バイト）、 「あ」は0xE38182（3バイト）、「漢」は0xE6BCA2（3バイト）。 20
21. 文字化けと互換性 • 同じビット列も文字コードが違うと違う表現系に割り当てられ るので，当然文字がぐちゃぐちゃになってしまう。文字コード を「作られた時のもの」に合わせると正しく表現される。 • アプリケーションによってはファイルを開いたときに文字コー ドを書き換え，違う形で保存してくしまうので，大変なことに なる。 • 特にWindowsはいまだにShift-JISで変換しようとする し，csvをExcelで開いて文字コードを変えて勝手に保存し たりするからほんとにやめてほしい。 21
22. ファイルの場所 • ファイルは記憶装置に保存されている。「どこ」に保存してあるかを表 すのがファイルの「場所」 • 記憶装置のビット列の開始位置・終了位置でファイルを指定するのが 大変なので，OSはファイル名などで探せるようにしてくれている。 • ファイルがたくさんあると整理がつかないので，「フォルダ」で整理す る。フォルダの中にフォルダを入れることもできる。フォルダは「ディ レクトリ」と呼ばれることもある。 22 ,JTP 1SJWBUF ϑΝΠϧ ϑΥϧμ
23. ファイルの場所 • パソコンが起動したときに，OSが見せてくれる最初の画面が 「デスクトップ」。机の上のイメージ。 • パソコンには複数の記憶装置が含まれている。記憶装置の別を 「ドライブ」といい，ドライブの中にファイル・フォルダが含まれる。 • OSが入っているドライブのことを「起動ドライブ」などという。 • OSが使うファイルが入っているフォルダのことを「システムフォ ルダ」などという。 23
24. 24 ىಈυϥΠϒ
    ಺ଂ44%ʣ ֎෇͚)%% Ϋϥ΢υ Ϋϥ΢υʹಉظ͢Δ
    ϩʔΧϧϑΥϧμ
25. インターネット • 通信網を介して計算機同士はつながり，情報をやり取りする • 電話回線から専用線へ，有線から無線へ • 老人会は23時から8時までしか通信できなかった時代を知っ ている（家庭の電話回線を占有するから） • 最近はインターネット（通信回線間ネットワーク）が隅々まで行き 渡っているので，意識せずとも何処かと「つながっている」ことが あったりする • 老人会は電気屋で「インターネットください」とかいわれると「国家 予算規模の額が必要だが？」と違和感を覚える。 25
26. クラウド • 「インターネットを見る」というのも正確にはブラウザ（Chrome, Safari, Explorer, Firefoxなど)をつかって遠くのサーバにアク セスし，そこのファイルを表示しているにすぎない。 • 「Youtubeをみる」とは，動画ファイルをネット経由で手元の計算機 にコピーしてきて再生すること 26 ϩʔΧϧ Ϋϥ΢υ • ネットで繋がっているどこかの（大手企業の？）計算機 に，ファイルを保存することもできる。 • PCが自動的にインターネットを介して，ローカルとク ラウドのファイルを同期すると，どこにいても最新版 のファイルが使えて便利
27. クラウド • ファイルクラウドの先駆者がDropbox • GoogleもGoogleDriveサービスを提供。Googleアカウ ントでアクセス，管理する。 • MicrosoftもOSにクラウドサービスを包含。One-Drive と呼ばれるドライブがそれ • これらは基本的に，ローカルフォルダとクラウドフォルダを バックグラウンドで同期してくれる。同期のタイミング，同期 するファイルなどは設定で選べたりする。 27
28. 自分のファイルは何処 • みなさんは専修大学の仮想デスクトップ環境が使える • ローカルPCの「デスクトップ」と仮想デスクトップ環境の「デス クトップ」は場所が違う • ローカルの「One-Drive」フォルダと，仮想デスクトップ環境 の「One-Driveフォルダ」，クラウドの中にある「One-Drive フォルダ」も，同期が取れていなければ別々のファイル構造に なっていることもあり得る • 自分がどこに何のファイルを置いたか，しっかりと把握してお くように！ 28
29. 楽しいPCライフを • パソコンの仕組みについては「よくわからない」＝怖い，とな るかもしれないが，全部理屈で繋がっている世界なので，調 べて考えて紐解けば，必ずわかります。 • 怖がらずに可愛がろう。PCに命名すると愛せます。 • 文房具なので消耗品です。壊れることはあります。だいたい ３ー５年が寿命です。大事なデータは必ずバックアップを。 ローカルにも，クラウドにも，外部記憶装置にも！ 29