７． 計算機の仕組み ７．１ハードウエア コンピュータのハードウエアは制御装置，演算装置，記憶装置，入力装置，出力装置で構成される． いわゆるCPUというのは、この内の制御装置と演算装置を1つの集積回路にまとめたものである。 １中央処理装置（Central Processing Unit:CPU） 計算機の中心部で、人間でいえば脳にあたり、つぎの２（３）装置よりなっている。 制御装置：主記憶装置に記録されているプログラムを解読し、その指示にしたがって、主記憶装置、 演算装置、入出力装置、補助記憶装置を制御する。これがプログラムの実行にあたる。この部分は ＣＰＵ（したがって、コンピュータ）のヘッドクオータに相当する。 演算装置：算術、論理、比較演算を行う装置である。 （キャッシュメモリー：主記憶装置へのアクセスの遅さをカバーするために、アクセス頻度の多いデータは、 高速メモリー素子に記憶しておくための緩衝記憶装置である。） 2.主記憶装置：プログラムやデータを記憶しておく装置。高速のＲＡＭで構成されている。単にメモリという。 3.入力装置：コンピュータへ情報を送り込む装置、キーボードやマウスなど。 4.出力装置：コンピュータから情報を取り込む装置、CRTやプリンターなど。 5.外部記憶装置：いろんな情報を格納しておく装置。制御信号によって、計算結果を保存したり、保存データ を主記憶装置におくったりする。ハードディスクやフロッピーディスクドライブなど。 計算機の基本構成
ＦＤの表面（CAV角速度一定、外側のトラックほどセクタが長い）
ＣＤ−ＲＯＭ：トラックは螺旋状で、線速度は一定（ＣＬＶ:Constant Linear Velocity）でセクター長は 一定となる。したがって、外側のトラックほどセクターが多くなり、トラック毎に速度を変える 必要がある。8ビットデータを14ビットデータに変換して記録する（ＥＦＭ変換：8to14Modulation） 記録容量：740ＭＢ、 記録方式：9種類のピット列の組み合わせによる。 ＤＶＤ―ＲＡＭ：連続した複数のトラックを1つのゾーンとして、ゾーン内ではセクター数が一定（ZoneCLV） 記録容量：2.6GＢ（片面記録、TYPE）、5.26GＢ（両面記録、TYPE） 記録方式：相変化記録色の表示について
・カラーディスプレイ： 光の３原色、R(赤)、G(緑)、B(青)を用いた、和色混合方式による。この場合は Ｒ＋Ｇ＋Ｂは無色（白）になる。また、３色の濃さをそれぞれ１ビットにすると、 23＝8色しか発色できないが、それを1色あたり、１バイト（８ビット）、256段階の濃さにすると、 256ｘ256ｘ256＝16，777,216種類の色を造ることができる。３種の小さな蛍光スポットが１ピクセ ルを形成し、その３スポットによく制御された電子ビームがあたり、発色させる。 ・カラープリンター： ３原色として、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）、イェロー（Ｙ）を用いた，差色混合方式による。 この場合は、１点に、Ｃ，Ｍ，Ｙインクが重なってプリントされる。Ｃ，Ｍ，Ｙのそれぞれの濃度さ によって、いろんな色が発色する。同じ濃さのＣ+Ｍ+Ｙからは、同じ濃さの黒ができる。このように して発色させた黒はくすんでいるために、別に、黒インキを用意しているプリンタ−もある。 グラデーション表示は、スポットの粗密で表す（誤差拡散方式）。 ７．２ソフトウエア（Soft ware：利用技術） ＪＩＳによる定義：データ処理システムの運用に関する計算プログラム、手順、規則、およびそれらに 関する文書。「コンピュータ、ソフトがなければただの箱」といわれるがこれは、”いくら立派なハードが あっても、適当なソフトが無ければ何の役にも立たない。”という意味である。 上のソフトの内、計算機に 読み込むプログラムは大きく分けると、応用ソフト（Application program）と基本ソフト（ＯＳ： Operating System）になる。 １応用プログラムとＯＳ 応用プログラム（アプリ）というのは一般利用者が直接使用するプログラムで、ワープロ、表計算ソフト、 各種解析プログラムなどである。 これらのプログラムは通常、直接にはハードウエア（物理的資源という） を制御しない。ＯＳというのは、アプリとハードとの中を取り持ったり、コンピュータがスムーズに作動する ように、入出力などの環境を設定したり、周辺装置を制御するプログラムである。 ２ ＯＳの役割 計算機のハードウエアは非常に複雑で、普通のユーザが直接利用するのはほとんど不可能である。 ＯＳの役割はユーザが計算機を効率よく、快適に、使いやすく利用できるようなサービスと環境を提供する ことである。したがって、ユーザが直接使用する計算機システムはむき出しのハードウエアではなくて、 ＯＳの提供するソフトなシステムである。 ３ ＯＳの構成 ＯＳは制御プログラム群と処理プログラム群より構成されている。 ３．１制御プログラム（モニタ(monitor)） タスク管理プログラム（supervisor）：ハードの動作状況の監視とプログラム群の実行を集中管理する。 タスクとは、資源を使う最小実行単位。実行可能なタスクのうち、最優先順位のタスクにｃｐｕの使用権 を割り当てる。（このプログラムをディスパッチャーという） ジョブ管理：ユーザプログラムの投入から結果の出力までの進行を管理する。 ジョブとは、人から見た仕事の単位。複数のジョブのスケジューリング、ユーザーとの情報交換を行う。 ジョブの実行に際しては、ジョブ制御文（ＪＣＬ）を使う。 データ管理：各種ファイルの集中管理 通信制御： コンピュータ間でのデータの送受信などを制御するプログラム。 ３．２処理プログラム 言語翻訳プログラム： *アッセンブラー：機械語に近い記号言語。高速だが、ｃｐｕに依存する。 *コンパイラー：ソースプログラム（人間が可読）をオブジェクトプログラム（実行形式）に翻訳した後に 実行するプログラム。 *インタプリタ：ソースプログラムを1命令ごとに、機械語または中間語に、翻訳して即実行する。 *ジェネレータ：パラメータにより、プログラムを自動的に生成する。 言語変換プログラム： *トランスレータ：ソースプログラムの変換 *エミュレータ：別機種のプログラムを実行 *クロスコンパイラ：別種類のコンピュータ用オブジェクトに翻訳する。 *プリコンパイラー：コンパイルの前処理を行う。 リンカー（リンケージエディター）：コンパイラーで生成されたオブジェクトモジュールを組み合わせて、 実行可能なロードモジュールを作成する。このとき、ロードモジュールライブラリに格納されている関数など （LIB）をリンクしてロードモジュールを作成する。 その他：ＤＬＬ（Dynamic Link Library）：複数のプログラムで共通の処理を行うモジュール集で、OSにより プログラム実行時に、自動的に取り込まれる。 プログラム言語： FORTRAN：IBM,最初のコンパイラ、技術計算用 COBOL:コンパイラ言語、事務処理用 BASIC：J.G.Kemeny,インタプリタ、 Pascal:N.Wirth,構造化プログラミング C：ベル研究所、UNIX、移植性に優れている、コンパイラー APL:会話型、記述が簡単 Ada:米国防省、システム記述用 Smalltalk:オブジェクト指向言語、 LISP:J.Mcarthy(MIT),リスト処理、AI用 Prolog:A.Colmerauer,AI用 SQL:RDB記述用 JAVA: サービスプログラム：システム編集プログラム ハードウエア診断プログラム ライブラリアン、 ファイルユティリティなど各種ユティリティ ４いろいろなＯＳ OSの変遷 ＭＶＳ： ＩＢＭの汎用コンピュータ用 ＡＣＯＳ： ＮＥＣの汎用コンピュータ用 ＯＳＩＶ：富士通の汎用コンピュータ用 ＶＯＳ３：日立の汎用コンピュータ用 ＶＭＳ： ＤＥＣのＶＡＸ用 ＵＮＩＸ：ミニコン、ワークステーション（ＷＳ）用のＯＳ マルチユーザ−マルチジョブ、分散処理 Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ/2000（Unicode,Win32API,CPU-independence） ＯＳ／２ ：パソコン（８０２８６ＣＰＵ以上で動作）用のＯＳ シングルユーザ−マルチジョブ（プリエンプティブ゛） ＭＳ−ＤＯＳ ：パソコン用ＯＳ、シングルユーザ−シングルジョブ ＣＰ／Ｍ ：８ビットパソコン用ＯＳ 現在のOS MacOS-MacintoshのOS、 OS-X---NEXTSTEPの後継 Windows系 Microsoft社のOS Win95,98,2000,me,NT,XP UNIX系 1969ベル研で開発されたOS（MULTICS）を源とする。 このOSはTSSを特徴とするOSでどんどん巨大化した。 これを簡素化したOSとしてPDP7(DECのミニコン）上でUNIXが誕生した。 1975にソースコードが一般公開され、数種類のUNIXに分岐する。 SystemV系- 商用マシン用（HP-UXなど） BSD系--Berkeley Software Distribution カリフォルニア大学で開発され、TCP/IPが実装された。 PC-UNIX PC-UX NEC-PC98LX(i286) FreeBSD, NetBSD i386以降で, 無償。 BSD/OS（有償）。 LINUX（SystemV系） Linus Benedict Torvaldsが大学時代にカーネルを開発した リーナスは開発中のバージョンをインターネット上に公開した。 世界中のプログラマーが開発、デバッグに参加し、日々その 機能が進化している。無償、ネットワーク、サーバー機能に 優れているために、そのシェア―は世界中に広がりつある。 ５ユ−ザインタフェース ＣＵＩ：Character User Interface 人間とコンピュータ間のコミュニケーションを文字（コマンド） を用いて行う。 ls, cp, mv, cd, mkdir...... ＧＵＩ：Graphical User Interface 人間とコンピュータ間のコミュニケーションを絵文字（icon） などを用いてグラフィカルに行う。 ｓｙｓｔｅｍ７-ＭａｃＯＳ（ノンプリエンプティブ） Ｗｉｎｄｏｗｓ3.1−ＭＳ−ＤＯＳ（ノンプリエンプティブ） ＮＥＸＴＳＴＥＰ−１９８８−WYSIWYG（プリエンプティブ゛） Ｘｗｉｎｄｏｗ−ｕｎｉｘ（プリエンプティブ゛）