第3章 コンピュータの誕生から ネットワーク社会へ

コンピュータ 概 論 ー 情 報 システム 入 門 第 5 版 第 3 章 コンピュータの 誕 生 から ネットワーク 社 会 へ

3.3(3) 高 速 化 への 道 高 速 化 IlliacIV(1972) Cray-I(1976) ENIAC,EDS AC,UNIVAC 大 型 汎 用 機 小 型 化 Intel4004(1971) Altair(1975) ネットワー ク 化 ARPANET (1969)

スーパーコンピュータ スパコンとパソコンの 性 能 推 移 http://oxygen16.blog69.fc2.com/blog-entry-20.html 現 在 世 界 最 速 IBM Sequoia http://saypeople.com/2012/06/20/u-s-supercomputer-hasbecome-the-worlds-no-1-supercomputer/#axzz2a2czexfc 世 界 第 2 位 富 士 通 京 http://jp.fujitsu.com/about/tech/k/

3.4 小 型 コンピュータへの 道 高 速 化 IlliacIV(1972) Cray-I(1976) ENIAC,EDS AC,UNIVAC 大 型 汎 用 機 小 型 化 Intel4004(1971) Altair(1975) ネットワー ク 化 ARPANET (1969)

トランジスタ ICの 発 明 1947 年 12 月 16 日 ベル 研 究 所 点 接 触 型 トランジスタの 発 明 William Shockley, John Bardeen and Walter Brattain 1956 年 ノーベル 物 理 学 賞 1959 年 IC( 集 積 回 路 )を 発 明 Jack Kilbyがノーベル 物 理 学 賞 (2000 年 ) 1961 年 ICの 商 業 化 に 成 功

インテル(1) 1968 年 7 月 ロバート ノイス ゴードン ムー アらがインテル 創 立 メモリの 生 産 でビジネスは 好 調 1971 年 世 界 初 のマイクロプロセッサ 4004 4ビット クロック 周 波 数 108KHz トランジス ター 数 2,300 個 1972 年 8008 8ビット クロック 周 波 数 200KHz トランジス ター 数 3,500 個

1978 年 8086 インテル(2) 16ビット,クロック 周 波 数 5~10MHz トラン ジスタ 数 2 万 9 千 個 1985 年 i386 32ビット,クロック 周 波 数 16~33MHz トラン ジスタ 数 27 万 5,000 個 2001 年 Itanium 64ビット,クロック 周 波 数 733MHz~1.66GHz, トランジスタ 数 不 明 現 在 は 数 十 億

ビット 数 補 足 データ 転 送 や 計 算 などで,1 度 に 扱 える ビット 数 一 般 には,これが 大 きいほど 性 能 がよい クロック 周 波 数 CPUがタイミングを 取 るための 電 気 信 号 の 周 波 数 これが 大 きいほど 動 作 が 速 い

ムーアの 法 則

ムーアの 法 則 1965 年 当 時 高 価 であったICが 将 来 安 価 な エレクトロニクス 製 品 の 製 造 を 可 能 にすると いう 予 見 当 時 集 積 度 60 個 10 年 後 6 万 個 (1 年 で2 倍 ) 発 表 当 初 は 注 目 を 浴 びなかった 1980 年 代 になり ムーアの 法 則 が 開 発 の 目 標 となり 半 導 体 産 業 を 牽 引 するようになった

No. of Transistors ムーアの 法 則 Moore's Law 1000000000 100000000 10000000 1000000 No. of Transistors Regression 100000 10000 1000 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Year

パソコンの 父 :アラン ケイ パーソナル コンピュータ の 名 付 け 親 (1977) Alan Kay, Microelectronics and the Personal Computer, Scientific American, 1977 1980 年 代 にはノートサイズのPCが 個 人 でも 所 有 できるようになる 実 際 には 1990 年 代

パソコンの 時 代 へ 1974 年 12 月 MITS(Micro Instrumentation and Telemetry Systems) 社 は Intel8080 使 用 した Altair8800を 発 売 事 実 上 最 初 のPCであるが World s first minicomputer kit として 発 表 (まだパソコンという 名 称 がない)

Microsoft 社

Microsoft 社 1980 年 シアトルコンピュータプロダクツ 社 の86-DOSの 権 利 を 買 い 修 正 して MS-DOSとしてIBMに 使 用 のライセンス を 与 えた IBMと1980 年 9 月 にOS,BASIC, COBOL,FORTRAN,Cなどの 開 発 契 約 を 結 ぶ 1981 年 IBM PC/XT を 発 表

3.5 コンピュータネットワークと 社 会 高 速 化 IlliacIV(1972) Cray-I(1976) ENIAC,EDS AC,UNIVAC 大 型 汎 用 機 小 型 化 Intel4004(1971) Altair(1975) ネットワー ク 化 ARPANET (1969)

コンピュータネットワークの 着 想 ARPA(Advanced Research Project Agency) 58ソ 連 のスプートニクの 成 功 に 脅 威 を 感 じ て 設 立 1969 年 9 月 UCLAにARPANET 最 初 の 拠 点 を 構 築 1969 年 末 までには UCLAに 続 き SRI(スタ ンフォード 大 学 の 研 究 所 ) ユタ 大 学 UCSB (カリフォルニア 大 学 サンタバーバラ 校 )に ARPANETの 拠 点 が 設 置 される

TCP/IP

TCP/IP 1973 年 9 月 ビント サーフ ボブ カーン 提 案 ( 発 表 ) 1974 年 5 月 (IEEE 学 会 論 文 ) 1980 年 代 事 実 上 の 標 準 =de facto standard 1983 年 ARPANETは 正 式 にTCP/IPに 移 行

ネットワークの 乱 立 1980 年 CSNET ウィスコンシン 大 学 パーデュ 大 学 デラウェア 大 学 1980 年 代 多 くのネットワークが 開 設 される BITNET(IBMのネットワーク);USENET(ベル 研 究 所 開 発 のFTPによるニュース 配 信 ネットワーク)など 1985 年 NSFNET (5 箇 所 のスパーコンピュータセンターを 結 ぶ 基 幹 ネット ワーク)ーPrinceton, UCSD, Cornell, Illinois, Carnegie- Mellon NSFNETへの 接 続 その 後,インターネットに 統 合

インターネットへの 統 合 1988 年 アメリカでインターネットの 商 用 利 用 開 始 インターネット(the Internet)は 多 くのネット ワークをTCP/IPで 接 続 したもの 1989 年 ARPANET 廃 止 1991 年 NSFがインターネットの 商 用 利 用 規 制 を 撤 廃

UNIXはOSのひとつ インターネットサーバの 多 くはUNIX 系 の OSを 使 用 1981 年 UCB(University of California at Berkeley)のビル ジョイらがUNIXに TCP/IPを 組 み 込 む UNIXとTCP/IP UNIXが 研 究 者 間 に 広 まるにつれて TCP/IPも 広 まり 事 実 上 の 標 準 となって いった

Linux(1) UNIXではないが, 機 能 はUNIXに 似 た OSのひとつ Linus Torvalds(1969 年 フィンランド ヘ ルシンキ)が 開 発 1991 年 バージョン0.01を 公 開 オープンソース ソースプログラムが 公 開 されており, 改 変 が 自 由

Linux(2) Linuxは マイクロソフトのWindowsを 脅 かす 存 在 となる (サーバーとしては) 本 学 のサーバーもLinuxを 使 用 Android はLinuxを 元 に 開 発 スパコンのOSや 様 々な 組 み 込 みOS( 電 気 機 器 の 専 用 OS)として 使 用 RedHat,Ubuntu,Fedora など, 多 くのディス トリビューションが 存 在

Linus Torvalds 出 典 :http://en.wikipedia.org/wiki/linus_torvalds

ハイパーテキスト

ハイパーテキスト Webはハイパーテキストの 概 念 を 具 現 化 したもの

WWW(World Wide Web) 発 明 者 :バーナーズ リー(Timothy J. Berners-Lee:1955-) HyperTextの 研 究 からWWWを 発 明 する (1990) 欧 州 核 物 理 研 究 所 (CERN) 所 属 ( 当 時 ) 文 字 ベースのハイパーテキストシステム 研 究 所 内 の 情 報 共 有 のシステムとして 考 案 後 にWWW( World Wide Web )と 名 付 けた WWW = 世 界 に 張 り 巡 らされた 蜘 蛛 の 糸

Webブラウザの 開 発 (1) 1993 年 MOSAIC イリノイ 大 学 のNCSA(National Center for Supercomputing Applications)にお いて,Marc Andreessen(1971- )が 開 発 Berners-LeeのWWWに 画 像 を 付 加 する ことを 考 え GUIで 操 作 できるようにした 後 のNetscape Navigator や Internet Explorer はこれを 元 に 開 発 された

Webブラウザの 開 発 (2) 1994 年 Netscape Navigator Netscape Communications 社 がNCSA からアンドリーセンらを 引 き 抜 いてを 開 発 1995 年 Internet Explorer Microsoftが 開 発

Netscape 対 マイクロソフト 1994 年 Netscape Navigatorを 無 償 配 布 ウェブの 普 及 に 貢 献 1998 年 AOLに 買 収 された 現 在,Mozilla Firefox として 引 き 継 がれる Microsoftは95 年 からブラウザソフトに 参 入 Windows95ではIEは 有 償 ソフト(Plus! Windows95に 含 まれる) 98から 無 償 Windowsのシェアが 増 えることによりIEが 優 勢

クラウド コンピューティング(1) ユーザの 目 から 見 えないインターネット で 結 合 したサーバの 複 雑 なネットワーク とその 機 能 を 雲 に 例 えたもの 自 前 でハードウェアやソフトウェアを 所 有 せずに アプリケーション サービス プロバイダ(ASP)などが 提 供 する 情 報 サービスを 利 用

クラウド コンピューティング(2)

クラウド コンピューティング(2)

クラウド コンピューティング(3) 3 種 類 のサービス: 1. SaaS(Software as a Service サース) ソフトウェアの 提 供 2. PaaS(Platform as a Service パース) プラットフォーム(ハードウェアやOSなどの 基 礎 の 部 分 )の 提 供 3. IaaS(Infrastructure as a Service イア ース) ハードウェアや 仮 想 マシン,ネットワークなどを 含 めた 情 報 基 盤 を 提 供

クラウド コンピューティングの 特 徴 ハードウェアやソフトウェアの 購 入 管 理 が 不 要 ソフトウェアなどのバージョン 更 新 も 業 者 が 対 応 利 用 する 人 数 やデータの 規 模, 負 荷 などが 変 化 してもクラウド 業 者 の 側 で 対 応 (スケーラビリティ(scalability))

クラウド コンピューティングの 特 徴

仮 想 化 (1) ユーザが 処 理 する 仕 事 に 必 要 な 規 模 の サーバが 存 在 するように 動 作 させる 技 術 が 仮 想 化 (virtualization) 仮 想 化 ソフトウェアは,アプリケーションソ フトとハードウェアの 間 に 入 り, 実 際 のハ ードウェアを 隠 蔽 管 理 し, 最 適 に 負 荷 を 分 散 させ 必 要 に 応 じてハードウェア 資 源 をアプリケーションソフトに 割 り 当 てる 複 数 のサーバをまとめることにもなり, 省 エネという 点 でも 効 果 がある

仮 想 化 (2) 例 えばAmazon EC2 などの 巨 大 クラウド では, 数 十 万 台 のサーバとディスクを 使 ってクラウドを 提 供 しているが,ユーザは 1 台 のサーバと 契 約 したサイズのディスク を 使 用 しているように 見 える ユーザーが ディスク 容 量 を 増 やすのは,この 割 り 当 て る 量 を 変 更 するだけで 済 む このような 柔 軟 なスケーラビリティは,シ ステムの 仮 想 化 によって 実 現 される

Amazonのクラウド Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 2006 年 3 月 サービス 開 始 アメリカの 証 券 取 引 所 の 市 場 データ,New York Timesの 記 事 などを 保 存 日 本 ではセカイカメラ,COOKPAD( 料 理 サ イト)などが 利 用 ビデオで 紹 介 した 例 :ゲーム 会 社 が 急 激 なア クセス 増 加 に 容 易 に 対 応 できた データを 世 界 中 に 分 散 化 して,トラブルに 備 える

クラウドコンピューティングの 概 念 Google Salesforce.com NTT インターネット 上 の サーバ 群 Yahoo NEC Microsoft IBM

Googleのクラウド Google のサービスは,すべてがクラウドと 言 ってもよいが Google Apps サーバ 台 数 90 万 台 ( 消 費 電 力 から 推 測 す べてのサービスで 使 用 ) report Google Uses About 900,000 Servers» Data Center Knowledge メール,カレンダー,オフィスソフト,Webサ イト 作 成 ドキュメント,インスタント 検 索, 音 声 検 索 など にもクラウドを 使 用 音 声 検 索 は, 膨 大 なデー タを 蓄 積 できるクラウドでなければできなかっ た

ネットブック クラウドに 必 要 なのは,インターネット 接 続 の 機 能 とブラウザだけ 他 の 機 能 が 不 要 なので, 安 価 で 起 動 の 早 いPCを 作 成 できる これらの 機 能 に 制 限 したノートPCがネットブック Androidを 搭 載 したネットブックがたくさん 登 場

タブレットPC ipad のヒットをきっかけに,タブレットPC が 普 及 し,タブレット 向 けのクラウドも 多 数 出 現 ipad:アップルが2010 年 に 販 売 開 始 最 高 時 はシェア8 割 (アメリカ)を 占 めたが, 最 新 の 調 査 では5 割 に 低 下 その 他,Android を 搭 載 したタブレットが 多 数 Amazon:Kindle(12 月 に 日 本 国 内 でも 販 売 予 定 ) Google:Nexus 7(10と4 を11 月 発 売 予 定 )

モバイルでの 利 用 クラウドはすべて あちら 側 にある つまり, 携 帯 端 末 やタブレットからでも 利 用 可 能 Evernote などのファイル 共 有 サービス

クラウドの 欠 点 クラウド 業 者 への 依 存 により,ユーザー 企 業 の 技 術 が 育 たない クラウド 業 者 が 経 営 破 たんが,ユーザー 企 業 の 経 営 に 大 きな 打 撃 を 与 える 細 かな 修 正 が 難 しい 情 報 の 漏 えいも 心 配 であるが,これはデ ータを 分 割 し 分 散 して 世 界 中 の 別 の 置 い ておくことで 安 全 を 確 保

電 子 書 籍 ( 電 子 ブック) 紙 の 本 から 電 子 的 コンテンツと 携 帯 端 末 へ 書 籍 の こちら 側 から あちら 側 への 移 行

ユビキタスコンピューティング (Ubiquitous Computing) Xeroxパロアルト 研 究 所 のマーク ワイザー (Mark Weiser:1952-1999)の 提 唱 ユビキタス(ubiquitous) 本 来 の 意 味 は,ラテン 語 でいたるところに 存 在 する( 遍 在 )という 意 味 多 数 の 超 小 型 コン ピュータが 目 に 見 えない 形 で 至 る 所 に 存 在 し, 人 間 が 意 識 することなくユーザの 意 図 や 状 況 を 判 断 して 互 いに 連 携 しながら 人 間 生 活 を 豊 かにしてくれる 環 境

ユビキタス 社 会 (1) 従 来 は, 人 間 が 生 活 をする 物 理 的 空 間 と コンピュータネットワークの 中 の 仮 想 空 間 を, 人 間 が 端 末 を 介 して 両 者 を 接 続 して いた 近 未 来 には 多 種 多 様 なセンサ RFIDを 介 して 自 動 的 に 両 空 間 が 接 続 される 人 間 中 心 Context-aware( 状 況 依 存 型 ) invisible( 透 明 性 )

ユビキタス 社 会 (2) 視 覚 聴 覚 以 外 のセンサーも 含 む: 音 光 GPS RFID( 監 視 プライバシーの 問 題 )

ユビキタス 社 会 :センサとアクチュエータ ユーザアプリケーション ( 実 空 間 ) データ 共 有 プ ラットフォーム (サイバー 空 間 ) 各 種 センサ RFIDデータ ( 実 空 間 )

RFIDタグ: 実 空 間 とサイバー 空 間 の 接 続 器 RFID(Radio Frequency IDentification)タグ ( 無 線 タグ ICタグ) メモリ+アンテナ(IC カードにはCPUを 入 れることができる) モノに 無 線 タグを 貼 り 付 けそのモノのIDを 非 接 触 で 読 み 取 る( 次 世 代 のバーコード) リー ダ 普 及 には, 低 価 格 化 が 必 要 2006 年 まではし きりに 議 論 されているが, 最 近 は

RFID モノに 番 号 付 けを 行 う 128ビットだと3.4 10 38 個 メ モ リ 論 理 回 アンテナ 読 出 リ ー ダ 路 要 求 電 力 RFID

センサ(Sensor) 人 間 の 五 感 に 相 当 する 光 音 圧 力 位 置 (GPS) 速 度 加 速 度 温 度 湿 度 気 圧 風 向 風 速 CO2 NO x 浮 遊 微 粒 子 状 物 質 (SPM)など 臭 い: 発 生 は 可 能 だが すぐに 消 えない 地 図 インタフェースでの 位 置 情 報

スマートグリッド(1)

スマートグリッド(2) アメリカの 次 世 代 電 力 供 給 網 自 然 エネルギ ーによって 発 電 された 電 力 をリチウムイオン 電 池 などに 蓄 電 して 平 準 化 させ 従 来 の 電 力 インフラと 合 わせて 省 エネになるよう 電 力 を 賢 く 利 用 する 技 術 のこと 発 電 所 から 利 用 者 まで 計 測 機 器 を 備 え 情 報 通 信 技 術 によって 電 力 供 給 と 負 荷 の 管 理 と 最 適 化 を 図 る CO2を 発 生 しない 自 然 エネルギーの 利 用 が 増 えているが 昼 夜 天 候 などにも 左 右 され 発 電 量 は 不 安 定

スマートグリッド(3) 将 来 的 には 環 境 保 護 のため 電 気 自 動 車 が 各 家 庭 に 普 及 すると 予 想 され 大 容 量 のリチウ ムイオン 電 池 を 積 載 している 自 動 車 が 家 庭 の 蓄 電 設 備 として 有 望 視 されている グーグル 社 は 将 来 の 持 続 可 能 な 低 炭 素 社 会 へ 向 けて 自 社 がもつ 高 度 な 情 報 技 術 を 駆 使 して 新 しい 世 代 の 電 力 インフラ 事 業 を も 手 掛 けようとしている

グリーンIT(1) 別 名 グリーン コンピューティング アメリカか ら 始 まった 思 想 で, 環 境 保 護 に 配 慮 して 情 報 機 器 を 活 用 する 考 え 方 とその 実 施 方 法 IT によるグリーン 化 (Green by IT)と,IT 自 身 のグリーン 化 (Green of IT)がある 前 者 は IT を 活 用 しCO 2 を 削 減 する( 例 :スマ ートグリッド) 後 者 として データセンターのサーバや 周 辺 機 器 の 電 力 消 費 量 を 削 減 し また 照 明 や 空 調 などの 情 報 処 理 以 外 での 電 力 を 減 らして 稼 働 効 率 を 可 能 な 限 り 高 める

グリーンIT(2) オフィスや 家 庭 で パソコン 本 体 やインクカートリッジなど 消 耗 品 のリサイクル 紙 インク 等 の 消 耗 品 の 節 約 や 分 別 廃 棄 パソコンや 周 辺 機 器 の 電 源 をこまめに 切 り 省 エネに 努 める( 数 分 間 使 用 しない 場 合 に は 電 源 を 落 とすよう 設 定 をする など) 3R(Reduce, Reuse, and Recycle: 削 減, 再 使 用,リサイクル) 運 動 のIT 版 とい うことができる

ま と め 高 速 化 への 流 れ:ハードウェア ソフトウェア, 並 列 処 理,スーパーコンピューティング 小 型 化 への 流 れ:パーソナルコンピューティ ングの 成 立 と 背 後 にあった 思 想 ネットワーク 化 への 流 れ:インターネットの 成 立 と 背 後 にあった 思 想 クラウド ユビキタス 社 会 への 展 望 : 組 込 技 術,RFID 環 境 への 配 慮 :スマートグリッド,グリーン