コンピュータの仕組み（１）

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1. by Naoki Kato ©Naoki Kato ©Naoki Kato コンピュータの仕組み（１） Computer Science, Engineering and Literacy
2. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato コンピュータ：Computer はじめに 広義 計算機 狭義 電⼦式汎⽤計算機
3. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 歯車式計算機（機械式卓上計算機） シッカートの計算機（1623年） パスカルの計算機（1645 年） ライプニッツの計算機（1672年） 加減乗除が可能 ： ： タイガー計算機（1923年） コンピュータの誕生 Photo from ⻄村コレクション http://www.cs.tuat.ac.jp/collection/
4. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 機械式汎用コンピュータへ 階差機関 バベッジ→ 1853年にペール・シュウツが実用機を完成 多項式の数表を作成可能 解析機関 バベッジが設計（最初の発表は1837年） 30m×10m（完成すればの話．．．つまり未完成） 入力はパンチカード プログラム可能でチューリング完全を達成 コンピュータの誕生 あらゆる算術計算が可能 Photo by Allan J. Cronin, CC-BY-SA-3.0
5. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 最初のコンピュータ 機械的な計算機 早く正確に計算をしたい！ 故障の少ない装置がほしい！ 電子的に動く計算機の開発へ コンピュータの誕生
6. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 最初の電子式デジタルコンピュータ ABC（Atanasoff-Berry Computer） 1937～42年に開発 機械的なものを用いない（すべて電子的） 演算機構と記憶機構の分離 二進法で演算 連立一次方程式を 解くことが可能 コンピュータの誕生 Photo from
7. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 最初の汎用コンピュータ ENIAC 1946年完成 弾道の軌道を計算するために開発 配線によるプログラミング 十進法による演算 コンピュータの誕生 Phto by U. S. Army Photo
8. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 最初のノイマン型コンピュータ 現在のコンピュータはノイマン型と呼ばれるもの 命令（たとえば足し算をしろ）と データ（3+5における3と5）を 区別なく主記憶装置（メモリ）に格納 ENIACは，違った計算をするためには， 配線の入れ替えなど物理的な操作が必要 プログラム（命令とデータの集合） を書き換えるだけになった コンピュータの誕生
9. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 最初のノイマン型コンピュータ Baby 1948年に実験用コンピュータとして開発 Baby Mark I（1948年） EDSAC（1949年） 最初の実用ノイマン型コンピュータ EDVAC（1951年） コンピュータの誕生 Photo by Computer Laboratory, University of Cambridge.
10. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 論理素子の発展 第１世代コンピュータ 真空管 第２世代コンピュータ トランジスタ 第３世代コンピュータ 集積回路（IC） 大規模集積回路（LSI） 第４世代コンピュータ 超大規模集積回路（VLSI） コンピュータの進化 右上：Losmi92 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) 右下：Appaloosa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) IC︓〜1,000個分 LSI︓〜100,000個分 VLSI︓〜1,000,000個分
11. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 第１世代コンピュータ UNIVAC-1（1950，最初の商用機） IBM700シリーズ（1952～） FUJIC（1956）など 第２世代コンピュータ TRADIC（1954年） IBM7000シリーズ（1958～）など コンピュータの進化 右写真：Dan / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) IBM701の操作パネル
12. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 第３世代コンピュータ（1964～） IBM System/360シリーズ UNIVAC1108 HITAC5020 FACOM230-60 など タイムシェアリング （TSS）システム （1970年代後半） コンピュータの進化 右写真：Dormagen, GermanyからWolfgang Manousek / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) IBM System/360
13. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 第４世代コンピュータ（1979年頃～） IBM System/4300シリーズ オフィスに置けるようになる 富士通がIBMの売上高を超える コンピュータの進化 Photo from IBM web site http://www- 03.ibm.com/ibm/history/exhibits/mainfram e/mainframe_PP4331.html
14. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ミニコン PDP-8（1965年発売，商業的に大成功） トランジスタで実装（第２世代） その後，IC,LSI,VLSI で実装 マイクロプロセッサの登場 IC, LSI, VLSI を組み合わせた様々な 機構を一つのチップへ パーソナルコンピュータへ パーソナルコンピュータへの道 Photo from A History Of The Internet
15. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato パーソナルコンピュータの誕生 ALTO（1973） パーソナルコンピュータの試作機 Xerox パロ・アルト研究所で開発 Apple I アップルの創業者３人が開発 パーソナルコンピュータへの道 Photo by Martin Pittenauer, CC BY-SA 2.5 Photo by rebelpilot CC-BY-SA-2.0
16. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ワンボードマイコン 手軽にコンピュータを体験 KIM-1（1975年 モステクノロジー社） TK-80（1976年 日本電気） などなど パーソナルコンピュータへの道 Photo by Rsa, CC BY-SA 3.0
17. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato パーソナルコンピュータの発展 Apple Ⅱ（1976年） 最初の商用パーソナルコンピュータ PET2001（1977年） オールインワン型 などなど パーソナルコンピュータへの道 Photo by the All About Apple museum official web site, CC-BY-SA-2.5 Deutsches Museum für Kommunikation, CC BY-SA 3.0
18. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 日本のパーソナルコンピュータの登場 シャープ MZ-80K（1978年） 日立 ベーシックマスター（1978年） 日本電気 PC-8001（1979年） パーソナルコンピュータへの道 Photo from NECパソコン博物館 http://121ware.com/navigate/learn/pcmuseum/
19. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato パーソナルコンピュータの群雄割拠 パーソナルコンピュータへの道 Photo from NECパソコン博物館 http://121ware.com/navigate/learn/pcmuseum/ NEC PC-88/98シリーズ 富⼠通 FMシリーズ シャープ X1 / X1 Turboシリーズ シャープ MZシリーズ Photo from STRATEGYWIKI http://strategywiki.org/wiki/Category:Sharp_X1 Photo from 関⼼空間 http://www.kanshin.com/keyword/546226 MSXパソコン
20. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato パーソナルコンピュータの標準化 IBM PC（1981） PC/AT 互換機 MS-DOS（1982） PC DOS（Ver.4 以降は DOS/V）のOEM製品 Microsoft Windows（1985） Ver.1：MS-DOS のシェル 3.X：GUIを有すオペレーティングシステム パーソナルコンピュータへの道
21. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 独自に発展したパーソナルコンピュータ パーソナルコンピュータへの道 シャープ X68000（1987〜） 富⼠通 FM Towns（1989〜） Photo by Picopon, CC BY-SA 3.0 Photo by Gürkan Sengün, CC BY-SA 3.0 Apple Macintosh（1984〜） Photo by Grm wnr, CC BY-SA 2.5
22. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato そして今は パーソナルコンピュータへの道 Microsoft Windows PC Chromebook Mac iPad Android https://www.mouse-jp.co.jp/desktop/ https://www.mouse-jp.co.jp/m-book/ https://www.apple.com/jp/imac/ https://www.apple.com/jp/mac/ https://www.asus.com/jp/Laptops /ASUS-Chromebook-C223NA/
23. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato コンピュータ本体 パーソナルコンピュータを構成する装置
24. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato コンピュータ本体 コンピュータを構成する装置 マザーボード メモリ（⼀次記憶装置） CPU グラフィックボード HDD・SSDドライブ （⼆次記憶装置） CD/DVD/Bluerayドライブ サウンドカード ネットワークカード
25. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 出力装置 コンピュータを構成する装置 ディスプレイ プリンタ プロジェクタ スピーカ ヘッドホン photo by Thamizhpparithi Maari / CC BY-SA
26. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 入力装置 コンピュータを構成する装置 キーボード マウス ペンタブレット Webカメラ マイク スキャナ photo by Asim18 / CC BY-SA 3.0 photo by Tobias Rütten,Metoc / CC BY-SA 2.5 photo by Georg Feitscher / CC BY-SA
27. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ディスプレイとつなげる アナログRGBコンポーネント映像信号 外部機器との接続 15ピンD-sub
28. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ディスプレイとつなげる HDMI デジタル映像信号と音声信号を１本で伝送 外部機器との接続
29. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ディスプレイとつなげる DisplayPort HDMIより高解像度化が可能，長距離伝送が可能 音声はオプション 外部機器との接続 mini DisplayPort
30. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato （ディスプレイ）スピーカとつなげる 外部機器との接続 ヘッドフォン出⼒ photo by Markus Bärlocher / CC BY-SA RCA端子 ライン出⼒ ステレオミニフォン端子
31. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ヘッドホンやマイクとつなげる 外部機器との接続 ヘッドフォン出⼒ マイク⼊⼒ マイク photo by Georg Feitscher / CC BY-SA ヘッドホン ヘッドセット ヘッドフォン/マイク コンボ ３極ミニフォン端子 （ステレオ） ４極ミニフォン端子
32. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 汎用入出力インタフェース（USB） 外部機器との接続 上段左から Pezgata CC 表示-継承 3.0 非移植，Aidan C. Siegel / CC 表示-継承 3.0，Maurizio Pesce from Milan, Italia / CC BY 下段左から：Mariofergo / CC BY-SA，Christian Weiske / CC BY-SA 3.0 DE， User Mgdunn / CC BY， Project Kei / CC BY-SA Type C micro mini Type A Type B Type A Type B Type A Type B
33. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato フラッシュメモリ 記録媒体 右側画像：原画（原紙）（原文）: 毛抜き二次著作物: Tkgd2007 / CC BY-SA 左下画像：D-Kuru / CC BY-SA 3.0 AT メモリーカード CFカード USBメモリ SDカード xDカード メモリスティック miniSDカード microSDカード SSDドライブ
34. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato CPUの動作周波数 スペック値 図：知られざるCPUの過去40年における性能向上と進化の歴史 https://gigazine.net/news/20130725-40-year-cpu-history/
35. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato 記憶容量（データサイズ） スペック値 1Byte = 7 or 8 bit 1KB = 1024Byte 1MB = 1024KByte 1GB = 1024MByte 1TB = 1024GByte ⼀次記憶装置（メモリ） 1GB〜4GB CD 640MB DVD 4.7GB フラッシュメモリ 1GB〜32GB ハードディスク 120GB〜1TB ⼤学1年のときのPCのHDD 40MB︓数⼗万円
36. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato ディスプレイモニタ総画素数 VGA（640×480） SVGA（800×600） XGA（1024×768） WXGA（1280×800） SXGA（1280×1024） WSXGA+（1680×1050） UXGA（1600×1200） Full HD（1920×1080） WUXGA（1920×1200） 4K（3840×2400） スペック値
37. by Naoki Kato © Naoki Kato © Naoki Kato お おし しま まい い コンピュータの仕組み（１）