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マルチメディアシステム

【コンピュータの構成】ディジタル端末

コンピュータは、大きく分けてハードウェアとソフトウェアに負けることができます

ハードウェア

装置 機能
CPU 制御処理装置 全ての装置を制御する。プログラムの命令を解釈し、各装置に指示をだす。
演算処理装置 データの演算を行う。記憶装置とデータのやり取りを行う。
記憶装置 主記憶装置 実際の処理を行うプログラムやデータを記憶する(メインメモリ)
外部記憶装置 主記憶装置に読み出されるプログラムやデータを記憶する。(HDD、CD-ROM)
入力装置 CPUに送るコマンドやデータを入力する。
出力装置 演算結果や保存されたデータなどを出力する。

CPU(Central Processing Unit)

プログラムやデータをメモリから読み込み, 演算処理を行い,結果をメモリに書き出す働きがあります。

制御装置

各装置に指示を与える。

演算処理装置

データの演算を行う。

CPUの性能

・クロック周波数 → FF(フリップフロップ)は、クロックの立ち上がりなどのタイミングでデータを読みこむ。

・MIPS → CPUが1秒間に実行する命令数(100万=106単位)

・CPI → 1命令の実行に要する平均クロック数のこと

GPU(Graphics Processing Unit)

フレームバッファの画面描画を専門とするプロセッサ。汎用的な演算処理にも利用ができる。

記憶装置

メモリ

電磁気的なデジタルデータの保持する。

HDD (Hard Disk Drive)

円盤(プラッタ)の磁気ヘッドを介してデータを読み書きする。

メリット

・SSDと較べて1ドライブで保存できるデータ量が大きい
・「容量単価」としては安価になる

デメリット

・構造的に衝撃に弱い
・消費電力が比較的大きい

SSD (Solid State Drive)

半導体素子をメモリを使った記憶媒体のこと

NOR型 NAND型
高集積化 不向き 可能
書き込み速度 低速 高速
1bit単位の読み取り 可能 不可
ランダムな読み取り 高速 低速
用途 電子機器のファームウェア 各種ストレージ
メリット

・衝撃に強く、発熱、消費電力が少ない
・読み書きの速度が非常に速い
・作動音がない
・HDDよりサイズが小さく、軽い
・形状が様々で、PCの小型化に寄与している

デメリット

・容量が少ない
・まだまだ容量単価としての価格は高い
・突然故障してデータの読み出しができなくなることがあり、データの救出が困難

フラッシュメモリ

電気で書き込みや消去を行い電源を切っても内容を保持できる半導体メモリ。書き込み回数に制限があるがコンパクトでアクセス速度が速い

SDカードUSB、SSDなどがある

その他の記憶装置

名称 特性 容量
CD-ROM 読み出し専用。音楽コンテンツ、ゲーム、アプリケーションの配布などに幅広く使用されている。 650, 700MB
CD-R データを書き込みできる、いったん書き込んだデータは消去できない 650, 700MB
CD-RW データの読み込みと消去が何度も実行できる 650, 700MB
DVD-ROM 読み出し専用の記憶装置。映画などの大容量データの保存に使用される 4.7~17GB
DVD-RAM データの読み書きと消去が実行できる。 4.7, 9.4GB
DVD-R データを書き込める 4.7, 8.5GB
DVD-RW データの書き換えを実行できる 4.7GB
BD-ROM 読み出し専用の記憶装置 25, 50GB
BD-R データの読み書きが実行できる。DVDと比較して5〜10倍の容量。ディジタル放送など、ハイビジョン番組をそのままの画質で保存することができる。 25, 50GB
BD-RE 繰り返しデータの書き換えを実行できる。DVDと比較して5〜10倍の容量。ディジタル放送など、ハイビジョン番組をそのままの画質で保存することができる。 25, 50GB

キャッシュ

CPUで一時的にデータを記憶する。

RAID

HDDを複数台を用い仮装の一台のHDDを構成する。信頼性の性能向上を図る技法

・RAID 0
→データを分散して記録する(ストライピング)
アクセスの高速化が可能

・RAID 1
→別の磁気ディスクにも同じデータを書き込む(ミラーリング)
システムの高信頼化が可能

・RAID 5
→データとパリティ情報を分散し記録する
アクセスの高速化、システムの高信頼化が可能

・ RAID 6
→RAID 5のパリティドライブを増やした物
アクセスの高速化、システムの高信頼化が可能

入力装置

装置 働き
キーボード 文字入力
マウス カーソル移動
スキャナ 2次元の対象を画像として光学的に取り込む。
デジタルカメラ 静止画および動画を入力にとる

出力装置

装置 働き
ディスプレイモニタ 出力を文字や画像として表現
プリンタ 2次元の出力を紙に印刷

インターフェース
→コンピュータで、異なる機器・装置のあいだを接続して、交信や制御を可能にする装置やソフトウェア。

USB : 様々な周辺機器とのホットプラグ、(USB 3.0は 5Gbps)

Bluetooth : 周辺機器とのワイヤレス接続する

VGA : アナロくディスプレイ映像出力規格

DVI : ディジタルディスプレイ映像出力規格

HDMI : 映像と音声の出力規格

 

ソフトウェア

ソフトウェアは、大きく二つのカテゴリに分けられます。それは、オペレーティングシステムとアプリケーションソフトです。

オペレーティングシステム

コンピュータのハード・ソフトウェアを制御する

OSの例

Microsoft Windows

Windows PCのOS

Mac OS

アップルが販売するMac PCのOS

Linux

UNIX系のソースが公開されているOS。

iOS

Appleから提供される携帯端末用のOS。PC用のOSとは異なるインタフェースを提供

Android

Googleが開発した携帯端末用のOS。スマートフォンやタブレットの加えてテレビにも 採用されている

アプリケーションソフト

各々の目的に応じて作成されたプログラムのことです。

アプリケーションの例

Word processor

ワープロ

Spreadsheet

表計算ソフト

Image processing software

画像処理ソフト

システムライブラリを呼び出すことで, OSの機能を利用している.

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