第2章 コンピュータの原理

コンピュータ=電子計算機

2.1 コンピュータの歴史

紀元前 数字の誕生
........
1642 パスカルの加算機(歯車式)
1694 ライプニッツによる改良(乗算)
1823 バベッジの自動計算機(←自動織機、手続きの独立化→ソフトウェアの萌芽)
1889 ホレリスのパンチカード式統計機器→会社設立(後のIBM)
1936   チューリングの自動機械(オートマトン)。理論的基礎確立。
1944   エイケン、電気リレー式計算機 Mark I  
       (スイッチを利用している→コンピュータとしては分類されない)
1946   モークリー・エッカート、真空管式計算機ENIACを開発
       (電子計算機=コンピュータの誕生!!)

                   (ただし手続きは配線で実現→ソフトウェアとハードウェアが分離していない・・)
1946  ノイマン、 プログラム内蔵方式を提案
      (手続きをデータとして保存...ソフトウェアとハードウェアの分離)

                  ノイマン型コンピュータ  (コンピュータの父)
1948   シャノンの情報理論(様々な情報に2進数が利用可能であることを示す)
1949 ウィルクス、EDSAC発(ノイマン型、真空管)
1949   モークリー・エッカート、EDVAC開発(ノイマン型、真空管)
            基礎の確立

ノイマンボトル・ネック

   コンピュータの世代 基本的には、含まれる論理素子数の規模で決められている

年代
世代
素子/(含まれる論理素子の数)
ソフトウェア言語
特徴
1951ー
第1世代
真空管/(1)
機械語
基本技術
プログラム内蔵
1959−
第2世代
トランジスタ/(1)
アセンブラ
オペレーティングシステム
1965−
第3世代
IC(Integrated Circuit 集積回路)/(<20)
高級言語
(FORTAN,COBOL,BASIC)
オンライン化、TSS(時分割処理)
1970ー
[3.5]
LSI (Large Scale Integration)/ (<10,000)
分散化(ミニコン)
仮想記憶方式
1979−

第4世代
VLSI (Very Large Scale Integration) / (>10000)
構造化言語
(Pascal, C)
スーパーコンピュータ
パーソナルコンピュータ
1990−
第5世代
VLSI
超電導素子
オブジェクト指向言語
WWW用言語など・・
ワークステーション、
データベース、インターネット


2.2 ハードウェアの原理

     
  表2.2 数の表現をよく理解する。
10進
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
2進
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
8進
0
1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
14
15
16
17
16進
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F

     簡便さのため、2進数の代わりに16進数が用いられることが多い。


2.2.3 論理と演算

2.2.4 論理回路

NOT、AND,OR,NAND,NOR,XOR
MIL記号
あらゆる論理関数はNANDもしくなNORのみで表現できる


MIL記号
真理値表
AND
AND
入力A
入力B
出力C
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1

OR

入力A
入力B
出力C
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1

NOT

入力A
出力B
0
1
1
0