Microsoft PowerPoint - 09_2008_0619.pptx
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- さや かみいしづ
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1 2008/6/19 基本情報技術概論 第9回 コンピュータの構成 基本情報技術概論 (第9回) (第1回の復習) ハードウェア (前回の続き) 基本ソフトウェア (OS) 制御装置 入力装置 埼玉大学 理工学研究科 堀山 貴史 演算装置 主記憶装置 出力装置 補助記憶装置 2 1 前回の復習 プログラムの実行 高速化技法 アドレス指定 ジャンプ命令 分岐命令 絶対アドレス P op (P) 相対アドレス P P + op I I X M W パイプライン処理 スーパースカラー VLI W 性能評価 アドレス指定 P P + 1 クロック周波数 PI MIPS LOPS 普段は 次の命令を実行 プログラムをメモリ上のどこに置いても 正しく動く 即値 直接 絶対 アドレス指定 間接アドレス指定 インデックス アドレス指定 ベース アドレス指定 PC相対アドレス指定 3 4 補助記憶装置 磁気ディスク (補助) 記憶装置 光ディスク 読込のみ 書込が1回可能 書込が何度でも可能 (-ROM, -R, -RW) V lu-ray isc テープ 5 フロッピィ ディスク ハードディスク 磁気テープ 6 1
2 2008/6/19 基本情報技術概論 第9回 ハードディスク 記憶の階層 ヘッド 磁気 ディスク セクタ 記録はセクタ単位 トラックを分割 トラック 容量 アクセス 速度 小 速い 同じ位置のトラックを まとめたもの 大 遅い 補助記憶 H isc テープ 7 8 練習問題 動作速度の差を埋めるための仕組み 近頃のCPU では L1, L2 レジスタ 主記憶 メモリ 記憶の階層 (, ache) 高速 小容量 と 低速 大容量 の記憶装置 うまく組み合わせれば 高速 大容量の記憶装置 のように扱える ディスクを同心円で 分割したもの シリンダ 記憶の階層 平均年齢は 20 才 レジスタ 容量 速度 小 速い 50 才 主記憶 メモリ ディスク 80 実効アクセス速度は アクセス時間の期待値 大 容量 速度 遅い 補助記憶 アクセス時間 小 速い 20 ns 大 遅い 主記憶 メモリ 50 ns ヒット率 80 9 練習問題 10 記憶の階層 参考 実効アクセス時間 = アクセス時間 x ヒット率 + 主記憶 アクセス時間 x ( 1 ヒット率 ) 問題) アクセス時間が主記憶 6 60 ns s キャッシ 10 nss の システムがある システムとしての実効アクセス速度が 15 ns の時 のヒット率は いくらか (H19年度 春) メモリ アクセス の高速化 メモリ インタリーブ 主記憶へのアクセスを高速化する手法 主記憶を複数の区画 バンク に分割し 並列にアクセスする 主記憶 番地
3 RI 複数のハードディスクを組み合わせて 仮想的に1 台の大きなハードディスクに見せる RI の R は Redundant 冗長性を持たせて 障害に強く RI0 ( ストライピング ) データを 複数のディスクに分散 ( 高速 大容量 ) 耐障害性がない ( 厳密には RI ではない ) データ RI コントローラ 13 RI1 ( ミラーリング ) 同じデータを 複数のディスクに書き込む ディスクの利用効率が悪い ( 例では 全容量の約半分 ) 耐障害性は向上 データ RI コントローラ 14 RI5 ( ) = ストライピング ( データを 複数のディスクに分散 ) パリティ (1 つ故障しても パリティを利用して復旧 ) 耐障害性が高い / ディスクの利用効率が良い 読み込みは高速 書き込みはパリティを計算するので低速 入出力装置 データ p RI コントローラ p p 15 生協やパソコンショップのカタログなど 身近なところで機械を探してみてください 16 入力装置 ( 文字 数字 ) キーボード OR (Optical haracter Reader) 手書きの文字を読み込む例 ) 郵便番号 OMR (Optical Mark Reader) マークシートを読み込む バーコードリーダ QRコードリーダ 入力装置 ( 座標 / 画像 ) 座標 マウス ジョイスティック タブレット ディジタイザ ペンと 位置入力用の板 画像 スキャナ デジタルカメラ etc 画素数 画像は点の集まりとして扱われる横 2,592 x 縦 1,944 = 500 万画素 QR コード バーコード 17 5 M ピクセルともいう 18 3
4 ドウェアドウェア出力装置 プリンタ レーザプリンタ インクジェットプリンタ 熱転写プリンタ ドットインパクトプリンタ プロッタ dpi (dot per inch) 1 インチ (2.54 cm) 当たりの点の数横 2,400 dpi 縦 1,200 dpi 1 辺 1インチの正方形に 2,400 x 1,200 = 288 万個の点 ディスプレイ RT ディスプレイ L ディスプレイ ( 液晶ディスプレイ ) PP ( プラズマディスプレイパネル ) 電子ペーパー 19 インタフェース I I P 内蔵型のハードディスクなどを接続するパラレルインタフェース ST P 内蔵型のハードディスクなどを接続するシリアルインタフェース US (Universal Serial us) 汎用のシリアルインタフェース ハブを介してツリー状に機器を接続可能 2 つのモノの間をとりもつ仕組み / 規格 I 1394 irewire ilink とも呼ばれるシリアルインタフェース luetooth 無線インタフェース Ir 赤外線短距離通信インタフェース 20 ユーザインタフェース UI (haracter User Interface) 文字を使ってコマンドを入力する GU I (Graphical User Interface) メニューやアイコンを使って操作する 基本ソフトウェア (OS: Operating System) ソフトウェアの体系 システム応用ソフトウェアソフトウェアー基本ハソフトウェアアプリ (OS) ケーションミドルユーザソフトウェア 23 ソフトウェアの体系 制御プログラム ( ジョブ管理 記憶管理 ) 言語プロセッサ ( コンパイラ アセンブラ インタプリタ ) サービスプログラム( ユーザインタフェース ) システム応用ソフトウェアソフトウェアー基本ハソフトウェア (OS) アプリケーション ミドルユーザソフトウェア PI ( アプリがOSの機能を利用するための仕組み ) MS ( データベースの仕組み ) 24 4
5 制御プログラム ( 狭義の OS) 用語 : シングルタスク ジョブ管理ジョブ ユーザがコンピュータに与える仕事の単位 例 ) 売上データから売上一覧表の作成 タスク1: 売上データを読込んで 商品別にソート タスク 2: 商品別に販売額を集計 タスク3: 売上一覧表を出力 タスク ジョブを細分化したもの OS が を割り当てる仕事の単位 記憶管理 ( 次回 詳しくやります ) 25 シングルタスク ( シングルプログラミング ) 1 つのタスクを最後まで実行してから 次のタスクの実行を開始 タスク 1 ずっと待っている タスク 2 空き 26 用語 : マルチタスク 用語 : マルチタスク シングルタスク 空き シングルタスク 1 つのプログラムを最後まで実行してから 次のプログラムの実行を開始 マルチタスク マルチタスク ( マルチプログラミング ) 見かけ上 同時に複数のプログラムを実行 の空き時間を少なくする スループットの向上 レスポンスタイムの短縮 スループット 一定時間に処理できる仕事の量 レスポンスタイム 応答が返ってくるまでの時間 どのタスクに を割り当てるか ディスパッチング が空くと 次に実行されるべきタスクに が割り当てられる タスク生成 タスク実行完了 実行可能状態 実行状態 実行可能状態 実行状態 が空けばいつでも実行可能 でタスクを実行している が空けばいつでも実行可能 でタスクを実行している 29 タイムスライス (を割り当てられた時間) を使い切った より優先度の高いタスクが生成され を奪われた 30 5
6 タスクのスケジューリング方法 実行可能状態 入出力完了 入出力など他の作業が終わるのを待っている 待ち状態 実行状態 でタスクを実行している 入出力要求 タスクにどのように を割り当てるか 到着順 到着した順 ( 他のタスクが来ても中断しない ) 優先順 優先順位の高いものから実行する ラウンドロビン 到着順だが タイムスライスを使い切ったら 待ち行列の後ろに並ぶ ( 一定時間ごとに 他のタスクに交代する ) 練習問題 : (H12 年度春改変 ) 似た問題が色々あります 表は,, の各タスクを単体で実行した場合の, 占有時間を示している 3つのタスクが同時に実行可能状態になってから すべてが終了するまでののアイドル時間を求めなさい なお は1 個 各タスクのは並行して処理可能 OSのオーバヘッドは無視できるものとする タスク 優先度 単独実行の占有時間 高 各タスクともに 中 低 5 ms 8 ms 2 ms 練習問題 : ( つづき )
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