Microsoft PowerPoint - システム管理概論5.ppt

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ともひろうるしはた
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1 システム管理概論ハードウエア Keywords CPU 記憶装置の種類出力装置 ( 色数, 解像度, プリンタの性能 ) コンピュータの五大装置コンピュータと人間の機能コンピュータ機能入力装置情報を読み聞きし脳に送る主記憶装置情報の一時的記憶演算装置計算 & 比較判断制御装置機能全体を制御出力装置結果の書き出し補助記憶装置大量の情報を記憶人間五感頭脳五体ノート 1 2 制御装置と演算装置入力命令入力装置 CPU 制御装置演算装置プログラム記憶装置演算命令プログラムは実行される前に, 主記憶装置に格納され, 順番に制御装置によって取り出される. 出力命令コンピュータの頭脳で, 演算やコンピュータ全体の制御を行う出力装置入力されたデータやプログラム, 演算結果などを一時的に記憶しておくデータ制御 3 CPU の役割 CPU とは Central Processing Unitの略中央演算処理装置で, コンピュータの頭脳にあたる CPU 演算処理装置 & 制御装置演算処理装置 = プログラムやデータを読込んで処理を行う制御装置 = 各装置の制御を行う 4

CPU の性能評価 : クロック数クロック ( 周波 ) 数 1 秒間に発生するクロック信号 ( 電気的振動 ) の周波数のこと. 単位は MHz.

CPUと他の各装置でデータのやりとりを行う配線がバスバス幅により転送速度を評価する 1 度に32 64ビットのデータ送れるのがPCIバス 32 一度に 8 ビット通れる = 8 ビットバス

必要データ読込み段階 4 命令実行段階 5 データ書込み段階時間 5つの命令に要する時間 7 CPU の高速化技術 5 つの命令に要する時間パイプラインパイプライン時間 1

2 CPU の性能評価 : クロック数クロック ( 周波 ) 数 1 秒間に発生するクロック信号 ( 電気的振動 ) の周波数のこと. 単位は MHz. 1MHz の CPU は,100 万回 / 秒の信号を送る 1GHZ の CPU は,10 億回 / 秒の信号の振動を送る CPU= 遅い CPU= 速い CPU の性能評価バス幅 CPUと他の各装置でデータのやりとりを行う配線がバスバス幅により転送速度を評価する 1 度に32 64ビットのデータ送れるのがPCIバス 32 一度に 8 ビット通れる = 8 ビットバス一度に32ビット通れる = 32 ビットバス 5 6 CPU の高速化技術命令 1 命令 2 命令 3 3つの命令に要する時間時間パイプライン 1 命令取出し段階 2 命令解釈段階 3 必要データ読込み段階 4 命令実行段階 5 データ書込み段階時間 5つの命令に要する時間 7 CPU の高速化技術 5 つの命令に要する時間パイプラインパイプライン時間 1 命令取出し段階 2 命令解釈段階 3 必要データ読込み段階 4 命令実行段階 5 データ書込み段階コンピュータの命令を細かい段階 (5 段階 ) に分け, 各段階を独立して処理できるように, 複数の命令を並列的に処理して,CPU 効率を高める方法. 8

3 記憶装置の種類主記憶装置 ( メインメモリ ) CPUがデータを読み出す記憶装置高速アクセス ( データの読書きが速い ) CPUとメモリプログラムなどのデータは, 一度メモリ上に置かれ, その後メモリからデータに渡されて CPUが処理一般的にメモリの容量を大きくすると,CPU の作業環境がよくなるメモリの種類 :RAM&ROM RAM: Random Access Memory 記憶内容を自由に読み書きできるメモリ CPUが直接アクセスできる主記憶装置に使用電源が切れると保持していた内容が消える ROM: Read Only Memory 読み出し専用のメモリ記憶内容の消去や書き換えはできない BIOSに使用されている 9 10 メモリの種類 :RAM&ROM Memory RAM SRAM ROM DRAM マスク RAM PRAM キャッシュメモリメインメモリ, グラフィックメモリスマートメディア, コンパクトフラッシュメモリの用途とその種類メモリの用途メインメモリ, キャッシュメモリ, ビデオメモリ種類メインメモリキャッシュメモリビデオメモリ RAM DRAM SRAM VRAM 用途 CPU で処理するデータ, プログラムを記憶メインメモリと CPU の動作速度の違いを調整し, 処理効率を上げるディスプレイに表示する画像の色情報を記憶 11 12

4 メモリの用途とその種類キャッシュメモリメモリの用途とその種類主記憶装置とCPUの処理速度の差を埋めるために緩衝的な役割を果たすのがキャッシュメモリ CPUが主記憶装置に読み書きしたデータを記憶主記憶装置へのアクセス回数を減少させる演算ユニットレジスタ 1 次キャッシュ 1 次キャッシュは CPU CPU 内 2 次キャッシュは CPU CPU 外高速小容量 CPU レジスタ 1 次キャッシュ 2 次キャッシュ CPU 内部にデータを一時保存するメモリレジスタと主記憶の間に置かれる 1 次キャッシュ :CPU 内部 2 次キャッシュ :CPU 外部 CPU CPUの高速化すれば, 主記憶装置からのプログラムやデータの転送速度を上げる必要がある. 2 次キャッシュ主記憶装置メインメモリ 13 低速大容量主記憶 14 補助記憶装置主な補助記憶装置とその特徴ハードウエアを起動するのに必要なデータ, プログラムを保存する装置保存されているデータ等は,CPU で処理される前に, 一度主記憶装置 ( メモリ ) に読込まれる. 種類磁気ディスク装置光ディスク装置その他の装置データ容量 FD 小容量主な装置容量 HD 数十 G FD 1.44M CD-R* 650M DVD 9.4 (4.7) G,17 (8.5)G MO 128M ~ 1.3G DAT 数十 G MO CD DVD HD DAT 大容量処理速度 FD DAT CD MO DVD HD 低速高速 15 16

5 出力装置 : ディスプレイの解像度ディスプレイ表示基準 = 解像度 ( 色数 ) ディスプレイ上に表示される画像や文字はドットと呼ばれる点の集合で構成される解像度 =ディスプレイ上に表示できるドット数のこと 1,024x768の解像度 = 横方向 1024ドット, 縦方向 768ドット表示可能規格名 VGA 規格 SVGA 規格 XGA 規格 SXGA 規格横 x 縦のドット数 640 x x 600 1,024 x 768 1,280 x 出力装置 : 色数と VRAM 容量色数 2 色 16 色 256 色 65,536 色 1677 万色 1 ドットを表示するのに必要なデータ量 1bit 4bit 8bit 16bit 24bit ( フルカラー ) VRAM 容量 = 縦のドット数 x 横のドット数 x 1ドットあたりに必要なビット数例 ) 解像度が640x480ドットで色数が256の場合, ディスプレイに表示するために必要なメモリの容量は,300KBになる. 18 周辺機器の接続 : プリンタプリンタの印刷性能 :DPI プリンタの種類種類ドットインパクトプリンタサーマルプリンタ熱転写感熱インクジェットプリンタレーザプリンタ特徴インクリボンで細かいピンの集まりで叩くプリンタインクリボンを熱して紙に押し当てるプリンタ熱に反応する用紙に熱したプリントヘッドを当てるプリンタインクを吹き付けるプリンタトナーをレーザで吹き付けて印刷するプリンタ DPI(Dot Per Inch) プリンタの印刷性能を表す基準 1インチ当りに打てるドット数を示す DPIの数が大きいほど, 綺麗な印刷が可能 19 20

6 システム管理概論ソフトウエアソフトウエアとは制御プログラム (OS) Keywords OS の役割と種類文字コードアプリケーションソフトファイル形式互換性ソフトウエア基本ソフトウエアアプリケーションソフトウエア言語処理プログラムその他プログラム商用ソフトウエアフリーソフトウエア 1 2 OS とは OS の役割 OS:Operating System 入出力装置やメモリ,CPU などの資源を有効活用することを目的とした ( 基本 ) ソフトウエアのことハードウエアとソフトウエア ( アプリケーションソフトウエア ) の仲介役を果たし, ハードウエアを動作させるために必要なソフトウエア代表的な OS Windows Unix(Linux, BSD) MacOS 良いOSとは応答時間の短いスループットの高い信頼性 ( 正確さ, 安定性 ) が高い操作性 ( 使いやすさ ) の高い 3 4

パソコンの OS とはパソコンの OS とは様々なハードウエア装置の管理とデータの入出力を行う. ユーザからの命令やアプリケーションソフトからの指令は, すべてOSに伝えられ,OSが具体的な動作をハードウエアへ指示する. 指示によって実行された結果もOSを経由して, ユーザやアプリケーションソフトウエアに伝達する.

ターンアラウンドタイムと応答時間の短縮マルチタスクで実行するプロセスを管理してCPUを有効活用する主記憶装置のメモリをプログラムに割り当て, それぞれのプログラムが他のメモリ領域を侵さないように管理する接続された周辺機器を制御する補助記憶装置へのファイルの入出力を管理する GUI 環境の提供, エラーメッセージの表示, 運用データの記録など API

7 パソコンの OS とはパソコンの OS とは様々なハードウエア装置の管理とデータの入出力を行う. ユーザからの命令やアプリケーションソフトからの指令は, すべてOSに伝えられ,OSが具体的な動作をハードウエアへ指示する. 指示によって実行された結果もOSを経由して, ユーザやアプリケーションソフトウエアに伝達する. 外部記憶装置周辺機器 OS ( オペレーティングシステム ) CPU 出力装置入力装置アプリケーション 5 6 OS の機能ハードウエアの有効利用 CPU の管理主記憶装置の管理周辺装置の管理ファイルの管理操作性と運用効率の向上プログラム作成の容易化信頼性とセキュリティーの確保スループットの向上, ターンアラウンドタイムと応答時間の短縮マルチタスクで実行するプロセスを管理してCPUを有効活用する主記憶装置のメモリをプログラムに割り当て, それぞれのプログラムが他のメモリ領域を侵さないように管理する接続された周辺機器を制御する補助記憶装置へのファイルの入出力を管理する GUI 環境の提供, エラーメッセージの表示, 運用データの記録など API の提供, 開発ツール, ユーティリティーの提供耐故障などの信頼性の向上, データの暗号化などのセキュリティーの確保 7 OS の役割役割ファイル管理メモリ管理タスク管理デバイス管理内容アプリケーションソフトで開発したファイル ( データ ) の管理. ディレクトリによる階層構造でファイル整理メモリ使用開放等の管理マルチタスクによるプログラムの実行管理周辺機器の管理. プラグアンドプレイ機能 8

8 OS の種類主な OS の種類 OS には,CUI ベースと GUI ベースのものがある. 操作 OS 名特徴 CUI:Character User Interface 文字列でコマンドを指定して命令を実行 CUI MS-DOS UNIX 系 OS Microsoft の CUI 環境で稼動する OS Linux,BSD 等の UNIX OS. 最近では,GUI 化が進み使い易くなった GUI: Graphical User Interface マウス等を操作して, 命令を実行 GUI Windows MacOS Windows XP, Windows 2000 Apple 社の Macintosh で稼動する OS 9 10 文字の扱い文字の扱い : 文字コード日本語変換システムによって, 日本語を使用している FEP(Front End Processor) IME(Input Method Editor) かな漢字変換システム MS-IME:Microsoft 社のシステム ATOK: Just System 社のシステム名称 ASCII JIS S-JIS EUC Unicode 内容 ANSI が規格の英数字を表す文字コードで 7 ビットで表現する. 半角英数字 JIS 規格の日本語コードで漢字以外を 1 バイトコードで, 漢字を 2 バイトコードで表す Windows などで使われている日本語コードで,JIS コードを改良したもので,2 バイトで日本語を表す UNIX で使われる日本語コードで, 日本語を 2 バイトで表す. その他, 中国語, 韓国語にも対応 ISO と IEC が制定した世界中の文字を表現するためのコードすべての文字を 2 バイトで表現する 11 12

9 主なアプリケーションソフト名称文書作成ソフト表計算ソフトデータベースソフトプレゼンテーションソフトグラフィック系ソフト WWW ブラウザーソフトメールソフト製品名 Microsoft Word 一太郎 Microsoft Excel Microsoft Access,Oracle Microsoft PowerPoint Adobe Photshop( ペイント系 ) Adobe Illustrator( ドロー系 ) Internet Explore Netscape Outlook 13 ファイルの互換性アプリケーションソフトの互換性 OSが異なると同一ソフトでも不具合が起こる可能性があるバージョンアップによる互換性ファイルは, 上位互換であるハードウエアの互換性古いOSで使用していた周辺機器が新しいOSで動作しない場合がある (OFFICE XP OFFICE 2000) データの互換性 OSが異なるとデータの保存形式が異なり, ファイルを読み取れない場合がある文字化け OSが異なると, 文字コードも異なるので, 日本語が文字化けして判別できない場合がある (Linux Windows) 14 プログラミングプログラム言語言語処理プログラムコンピュータに仕事をさせるためのプログラム処理手順を詳細に記録したプログラムを与えなければならないプログラムはコンピュータに対して機械語 (0 と 1 で記述された機械語 ) で与えられるプログラミング言語人間が理解しやすい言語でプログラムを記述できるようにした言語体系である. プログラム言語で記述されたプログラムは, 言語処理プログラムを使って機械語に翻訳される原始プログラムプログラム言語で作成したプログラム目的プログラミム原始プログラムを言語処理プログラムで機械語に変換したプログラムロードプログラム目的プログラムの結合や編集をおこなって作成される実行可能なプログラム 15 16

10 プログラム翻訳の流れアセンブラコンパイラプログラム翻訳の流れインタプリタアセンブラ言語記述した原始プログラム実行可能プログラム C や FORTRAN などで記述した原始プログラム原始プログラムの 1 行を入力アセンブル ( 翻訳 ) 連携編集コンパイル ( 翻訳 ) 1 行ずつ翻訳目的プログラム目的プログラム翻訳結果を実行アプリケーション開発する言語プログラミング言語言語の翻訳方式低級言語言語名機械語アセンブラ特徴 CPUが直接読む事ができる言語機械語を人間が理解できるように英数字で表現した言語インタプリタ Basic,Java の翻訳方式プログラムの翻訳を 1 命令 (1 行 ) づつ行う高級言語 Basic Fortran COBOL C C++ 初心者向けの言語数値計算のプログラム開発用の言語事務処理のプログラム開発用の言語 OSなどの開発用に良く使われる言語 Cのオブジェクト指向言語コンパイラ C,Fortran などの翻訳方式プログラムの命令を一括して機械語に翻訳インタプリタよりも処理速度は速い Java ネットワーク対応型のオブジェクト指向言語で, プラットホームに依存しない 19 20

11 ファイル形式種類データ形式拡張子種類データ形式拡張子文書形式表形式静止画形式 Text HTML PDF CSV BMP txt html, htm pdf csv bmp Office (XP) C 言語 Word Excel Access PowerPoint Text doc xls mdb ppt c GIF gif JPEG jpeg, jpg 21

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ComputerArchitecture.ppt 1 人間とコンピュータの違いコンピュータ複雑な科学計算や膨大な量のデータの処理, さまざまな装置の制御, 通信などを定められた手順に従って間違いなく高速に実行する人間誰かに命令されなくても自発的に処理したり, 条件が変化しても臨機応変に対処できる多くの問題解決を経験することで, より高度な問題解決法を考え出す数値では表しにくい情報の処理ができる 2 コンピュータの構成要素構成要素ハードウェア