コンピュータ・アーキテクチュア(第1講)

(1)2018.9.20
               
藤木 文彦
 授業の形態と、成績の評価法


■ 授業形態
 授業は、講義と演習、レポート作成時間などを取り混ぜて行います。
 演習結果は、紙による提出の場合と、メールによる提出の場合がありますので、毎回の指示を聞いてください。
 出席はカードによるほか、提出レポートにより確認することがあります。


■ 成績評価
 成績は、紙およびメールによるレポート提出と、試験、及び最終レポートによって、評価します。
 レポートは、遅れても、減点はしますが、受け付けますので、必ず、毎回提出してください。配点は、毎回の出席とレポートが50点、試験と最終レポートが50点とします。
 レポートにおいては、ネットからの引用など、ある程度、類似、共通点があることは、認めますが、他人の丸写しと疑われる場合は再提出を求める場合などがあります。


 この講義で行うこと


 「アーキテクチュア(architecture)」とは、もとは、建築物の設計のことを示していましたが、転じてコンピュータの基本設計、設計思想のことを指すようになりました。
 この講義では、パーソナルコンピュータの基本構造・設計思想などについて解説を行い、より高速で使いやすいコンピュータを作るために、どのような研究開発がなされてきたか、この先のコンピュータはどのようになるかなどを考えることにします。


 コンピュータの種類


個人用(パソコン=PCと総称)
 デスクトップPC
 ノートPC
 タブレットPC
 スティックPC

大型機(サーバなど)
 オフィスコンピュータ(半分死語)
 ネットワークサーバ
 スーパーコンピュータ

その他
 スマホ
 電卓
 ウエアラブルPC
 量子コンピュータ
 など

コンピュータ周辺機器
 メモリ関係: ハードディスク(HDD)、、SSD、USB,SDメモリ、CD,DVD,BDディスク、FD(フロッピーディスク)
 通信関係: ハブ、(WiFi)ルータ
 入出力関係: キーボード、マウスプリンタ、スキャナ、カメラ

コンピュータの形をしていない物
 内蔵マイコン(掃除機、炊飯器、エアコンなど)
 ロボット
 各種機器(医療用機器、測定器、その他色々)


 コンピュータの基本構造

    PCの内部構造の例   
   (部品は進歩していますが基本は変りません)

  デスクトップPC 






マザーボードの構造の例(これは、5年以上前のものですが、大まかな構造については現在も変わっていません。新しいものについては、以下にメーカーのページなどへのリンクを掲げて解説します。



https://tech.nikkeibp.co.jp/it/pc/article/special/20120614/1052427/



10年くらい前のPCのマザーボード


( ディスプレイアダプタをつけるためのAGPスロットは現在ほとんど使われておらず、アダプタはマザーボードに標準で備えられている他、別途必要な場合は PCIExpress スロットに差し込む。また、IDEコネクタも、sATAボートに取って代わられている。)


コンピュータの中心となる「マザーボード」は、CPUの種類に適合したものを選ぶ必要がある。

  ノートPC 


 

■ノートPCの構造も入れる。


http://www.keyman.or.jp/at/30002426/



https://btopc.jp/repair/bto-pc-157.html


 ●放熱
  小さな場所に多くの装置を入れてあるので、熱を放出する「放熱」が重要です。熱くなりすぎると、部品が壊れないように自動停止するように出来て居ます。

 ●電源

 基本知識
  USB は、 5V の電圧を供給するように、規格が決まっています。
 ノートPCの充電は、
  専用充電器は、大体、19.5V (なぜ半端なのか不明)だが、各種の電圧の物がある。最近は5Vのものも。
 考慮すべき点 −> CPU等の電子装置は、2−3Vで動作させることが可能。
              ディスプレイも5V以下で使える。
              光学ドライブは、12V必要。HDDは、12Vが必要な物と、5Vで動作する物がある。
 

  タブレットPC 


 ノートPCとタブレットPCの大きな違いは、

 ノートPCは、電源につないで使うことが多い。
 タブレットPCは、電源につながないで使用する事が多い。

ということです。
そのため、タブレットPCの構造は、
  徹底的な省電力
が追求されている、ということです。

電気を多く食うものは何か?
  ディスプレイ は、当然電力を食いますが、画期的に省電力化するのは困難
  ディスク装置  回転する物はモータを回す電力が必要なので、別の方法が必要
  CPU、メモリ も、かなり電力を食います。


 開けてみても、なんだか良く分かりません。 薄型のバッテリーが大きな面で覆ってしまっていることも有ります。
 金属パネルは「電磁波の影響を防ぐ」ことと「放熱効果を上げる」ために使われている場合が多いので、なおさら、何が入っているか分かりません。



タブレットPCの解説

なんでも分解
https://gpad.tv/develop/amazon-kindle-fire-teardown/




 3年ほど前の CPU および マザーボードに関する解説ページ
AKIBA HOTLINE  より

CPUの選び方、マザーボードの選び方

[最新版、PC自作の基礎知識](3)

http://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/dosv/20150406_696307.html




【閑話休題】
通信ゲーム機通しの通信は、どのように行われているかの解説
https://www.4gamer.net/games/105/G010549/20100905002/

 ■本日の課題 2018年9月20日



 本日は、以下の課題について、本ページまたは、インターネットで調べ、メールで報告して下さい。これが、出席点となります。

 宛先 fujiki.kougei@gmail.com
 タイトル arch1


 なお、メールの先頭に学生番号と氏名を記入すること。


 課題:1
 コンピュータにはどのような種類があるか。5種類以上掲げなさい。(スマホは除く)
 それぞれのコンピュータがどのような目的で使われることが多いかを書きなさい。

 課題:2
 ノートPC と タブレットPC の構造について、
 大きな違いに何があるか、3点以上掲げなさい。