情報実験 I / 情報実験第 6 回

PC のハード的仕組み

光田千紘 ( 北大院・理 )chihiro@ep.sci.hokudai.ac.jp

2

ハードってなに ??

ハードウェア (hardware)コンピュータを構成している電子回路や周辺機器などの物理的実態

キーボード , マウス , ディスプレイなど

ソフトウェア (software)コンピュータを制御する手順・命令をまとめた情報

BIOS(→ 次々週 ), OS, shell など

コンピュータを使う為には「ハードウェア」と「ソフトウェア」の両方が必要不可欠

3

What’s PC?

Personal Computerパソコン原義 ) 個人用低価格コンピュータ

PC-98001, Macintosh, etc…

最近は PC 〜 PC/AT 互換機ほとんどの PC が 「 PC/AT 互換機」なので ..がんばれ Macintosh…

4

What’s PC/AT 互換機 ?

「 PC/AT 」と互換性のあるパソコン

PC/AT(Personal Computer/Advanced Technology)

IBM が 1984 年に発表したパソコン内部仕様の多くが公開 : 互換製品が各社から発表され , 業界標準となった日本では 「 DOS/V 計算機」として定着

5

What’s DOS/V ?

DOS/V(Disk Operating System/V)PC/AT 互換機用の OS

IBM が 1990 年に販売

Microsoft の「 MS/DOS 」 という OS に　　　日本語機能を追加世界標準規格である PC/AT 互換機で日本語が扱えるようになり , 海外の安い PC/AT 互換機が大量に日本市場に流入

PC 〜 PC/AT 互換機 〜 DOS/V 計算機

6

ちなみに… 情報実験機は ?

世界標準である PC/AT 互換というアーキテクチャの思想に従って EPnetFaN 有志により組み立てられた自作パソコン簡単に部品をばらすことが出来るので , PC のハード的仕組みを学習しやすい

分解・組み立てを体験してみましょう !

7

本日のお品書きIntroductionPC のハードに必要な機能とは ?各部品の概要

マザーボード (BIOS, チップセット , バス )入力装置 ( キーボード , マウス )出力装置 ( ビデオカード , ディスプレイ )記憶装置 (RAM, HD, DVD, CD, FD)その他 (NIC, SCSI, USB)

まとめ参考文献

8

PC のハードに必要な機能とは ?

入力機能ブラウザを起動レポートを入力

出力機能めくるめく世界を表示

記憶機能フロッピーディスクに保存処理機能

プログラムを実行

今日は,

明日締め切りの情報実験のレポー

トを書いた

.

まずブラウザを起動し,

レポー

ト投稿シ

ステムの画面を開いた

. まだキー

ボー

ドに慣れていないので遅と々して入力が進ま

ない.

目が疲れたので, ある秘密のホー

ムペー

ジにアクセスして目の保養をす

る事にした

.

めくるめく世界が画面に表示され

た.

あまりにも有益な写真が表示されたので

,

持参したフロッ

ピー

ディスクにその写真

を保存した.

今日はいい日だっ

た.

9

まとめると…

10

実際の装置入力装置

キーボード , マウス , スキャナ , タッチパネルなど出力機能

ディスプレイ , ビデオカード , プリンタなど処理装置

CPU記憶装置半導体メモリ , ハードディスク , フロッピーディスク , CD-ROM などなど

特殊な機能を実現するための装置ネットワークカード , サウンドカード , SCSI カードなど

以上の機能を結合・調整する装置マザーボード ( チップセット )

11

マザーボード (Mother Board) → 北南←

機能を追加する手段を用意する

ディスクを接続する

メモリスロット

CPUスロット

各機能を調節する

ASUS P5P800

12

PCI バス→ 北南←

13

PCI バス

Peripheral Components Interconnect BUSPC/AT で採用されたバス , 「 ISA バス」よりもデータ転送速度が速く , 現在の主流となっている

PCI バス : 133 MB/s vs. ISA バス : 8 MB/s

このスロットに特別な機能を持 ったカードをさす事 により機能を追加出来る

情報実験機にはネットワークカード , ビデオカードが追加されている

14

AGP バス→ 北南←

15

AGP バス

Accelerated Graphics Port Busビデオカード専用バスPCI バスよりも高速

AGP バス : 266 〜 1066 MB/sPCI バス : 133 MB/s

情報実験のビデオカードは PCI バスに接続されており , AGP バスは使用しない

16

チップセット→ 北南←

17

チップセット

コンピュータの内部で CPU や RAM, 拡張カード間のデータ受け渡しを管理する一連の回路群データの交通整理屋さんnorth bridge: CPU-メモリ , AGPsouth bridge: ISA/PCI etc…

18

入力装置

人間の意思をコンピュータに伝える装置

キーボードマウス

19

キーボード

みなさんの 目 の前にありますね ?

20

マウス

みなさんの 目 の前にありますね ?

21

出力装置

処理結果を人間に伝える装置ディスプレイビデオカード

22

ディスプレイ

みなさんの 目 の前にありますね ?

23

ビデオカード

ATI XPERT 98 VRAM: 8MB ビデオチップ : RAGE

画面 表示機能を追加する拡張カード画面 の作 画 を行うチップ ( ビデオチップ )アナログデータへの変換を行うチップ画面 イメージを保持

する為のメモリ (VRAM)

24

処理装置

ソフトウェアを解釈し , 処理を実行する装置

CPU

25

CPU

Central Processing Unit一回の命令で同時に処理できるデータの量や一秒間に実行できる命令の回数が多いほど高機能

Pentium 42.88 GHz ファン

26

記憶装置

入力・出力データ , 処理結果やプログラム ( ソフト ウェア ) を 書き込 み・読み込みする装置主記憶装置 (メインメモリ )外部記憶装置 ( ディスクドライブ )

27

主記憶装置 (半導体メモリ )

半導体素子を利用して電気的に記憶する

電源を落とすと記録内容は消滅

動作が高速で , CPUから直接アクセス可単位容量あたりの価格が高いため , 大量には使用できない

GREEN HOUSE GH-SD100/128ML2

28

外部記憶装置

磁気的・光学的手段によりデータやプログラムを記憶する装置

電源を供給しなくてもデータは消えないCPUから直接アクセスできない ( 低速 )一度主記憶装置に読み込む必要がある接続は IDE or SCSI によるものが主流

ハードディスク (HD), フロッピーディスク (FD), CD-R/RW, DVD-ROM etc…

29

ハードディスク磁性体を塗布した円盤を高速に回転させ ,磁気ヘッドからデータを読み 書きする磁気ヘッドと円盤の間は 10-6m 以下振動に弱い

BarracudaST380011A80GB

ディスク

シリ ンダ

セクタ

30

フロッピーディスク

磁性体を塗布した円盤を磁気ヘッドに近づけてデータを読み 書き するディスクは取り外しが可能メディアが安価なため , 古くから使用されている (… でもも う廃れてきた ?)

31

光学ディスク ( CD, DVD )

ディスクに細かい凹凸が刻まれている . ディスクにレーザ光を当て , 光学的にデータを読み取る

DVD は CD よりもデータの記録密度 が高いだけ でなく , 両面 記録 , 2 層記録が可能 . *-RW (ReWritable) 読み書き 可能*-R (Recordable ) 一度だけ書き込 み可能*-ROM (Read Only Memory ) 読み取り可能

32

IDE

Integrated Device ElectronicsPC/AT 互換機用のハードディスクインターフェースDVD, CD, MO なども接続 可能 (ATAPI)一本のケーブルで 2 台まで接続可能

Master, Slaveちなみに情報実験機のマザーボードでは 2 本の IDEケーブルが接続可能

Primary, Secondry

33

特別な機能をもつ 装置

マザーボードのバススロットに装着する 事 で特別な機能を提供ネットワークカードサウンドカードSCSI カードUSB

最近はマザーボードに備え付けられている 事が多い

34

ネットワークカード

LAN に接続するための拡張カード別名 NIC (Network Interface Card)/ LAN card/LAN board など

FNW-9800-T 10 BASE-Tおよび 100 BASE-TX に準拠

35

PC のハード的構造まとめ入力装置

キーボード , マウス , スキャナ , タッチパネルなど

出力機能ディスプレイ , ビデオカード , プリンタなど

処理装置CPU

記憶装置半導体メモリ , ハードディスク , フロッピーディスク , CD-ROM などなど

特殊な機能を実現するための装置ネットワークカード , サウンドカード , SCSI カードなど

以上の機能を結合・調整する装置マザーボード ( チップセット )

36

参考文献

大島篤 , 見てわかるパソコン解体新書シリ ーズ , ソフトバングパブリッシング株式会社