コンピュータの原理

情報の「量」

• 情報量はそれが起こったときの「驚きの量」
• 例えば
  • コインを投げて表が出たとき ... 1
  • コインを投げて２回続けて表が出たとき ... 2
  • コインを投げて N 回続けて表が出たとき ... N

情報量の単位 bit

• 1 bit ... 0 又は 1 （2通り）
• 2 bit ... 0, 1, 2, 3 （4通り）
• 10 bit ... 0, 1, ... 1023 （1024通り）
• 20 bit ... 2²⁰ = 1048576 通り

コンピュータの原理

• 2進数
• 数を bit で表す

2進数のどこがいいのか

• 素子数を減らせる（桁数は増える）
• しつこくやってみると こんな感じ
• ちなみに中国では

さらに、

• 足し算が簡単
• 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=10
• 「九九」が簡単
• 0x0=0, 0x1=0, 1x0=0, 1x1=1

Intermission

• ぐわし

ノイマン方式の計算機

• プログラム（計算の手順）をメモリーに入れる。
• 機械語（2進数）アセンブラ 奇怪語
• 高級言語 FORTRAN, COBOL, C, Python

計算機の歴史

• 部品が小さくなり、大きさの割りに高性能となった。
• 1970 年当時の「電卓」＞ 今のノートパソコン
• 今でも大きな計算機は作られている

計算機の構造

• CPU (Central Processing Unit) 中央処理装置
  • 計算するところ
• RAM (Random Access Memory) 内部記憶装置
  • プログラムや計算のためのデータ、計算結果を入れるところ
• HDD (Hard Disk Drive) 外部記憶装置
  • プログラムや計算結果などが 電源を切っても消えない ように入れておくところ
• 入出力装置
  • キーボード・マウス・ディスプレイ・ネットワークインタフェース

メモリーの単位

• 1 B (Byte バイト) = 8 bit
• 1 KB = 1024 B = 2¹⁰ B
• 1 MB = 1024 KB
• 1 GB = 1024 MB

ハードディスク容量の単位

• 1 kB = 1000 B = 10³ B
• 1 MB = 1000 kB
• 1 GB = 1000 MB
• 1 TB = 1000 GB

CPU の速さ（クロック周波数）

• 1 MHz = 1000 kHz = 1000000 Hz （ヘルツ）
• 1 GHz = 1000 MHz
• FLOPS (FLOating-point Operation Per Second)
• SPECint_rate, SPECfp_rate など（実際の計算効率）

補助単位

• Kilo, mega, giga, tera, peta, and all that

ソフトウェア

• プログラムのこと
• 基本ソフトと応用ソフト
  • マイクロソフト・エクセルは ウィンドウズ・Mac OS などで動く「応用ソフト」
  • エクセルの「マクロ」を使った 家計簿ソフト も「応用ソフト」
  • 家計簿ソフトにとって、エクセルは「基本ソフト」
• 一番の基本は「オペレーティングシステム」
  • WindowsXP, MacOSX, UNIX, Linux, etc ...

闇の魔術の防衛術（その１：基礎知識）

• Defence Against the Dark Arts
• 「プログラム」はコンピュータにできることは何でもできる
• 「闇の魔術」もプログラム（ウィルスです）

問題

• 用紙は縦長横書き、日付・学生番号・氏名を最初に明記
• 17 を指の2進数で表しなさい。
• 参考図

解答例

• 但し、問題は 19