コンピュータのしくみ

なぜ、学習するのか

今やコンピューターは身の回りに溢れかえっています。ところが、コンピュータはほぼほぼ「完全なブラックボックス」です。その仕組みを完全に理解して使っている人は、実は情報のプロでも、ほとんどいません。

この授業では、コンピュータがどのように動いているのか概観を掴み、「なんとなくわかったような気になる」ことが目的です。コンピュータのすべてを理解することは困難ですが、基本的な動作や仕組みを理解しておくことは、コンピュータを使いこなす上で必要不可欠です。

第01回  コンピュータのしくみ

コンピュータはさまざまな装置から構成されています。コンピュータを目的に応じて効果的に活用するために,それぞれの装置の役割や,コンピュータが動作するしくみ及びコンピュータの周辺機器とその構成について学習していきます。

▶ 学習目標

▶ キーワード

コンピュータ、ハードウェア、CPU、メインメモリ、補助記憶装置、入力装置、出力装置、ソフトウェア、OS、アプリケーション、AND回路、OR回路、NOT回路

▶ 授業動画

第02回  半加算器と全加算器

ディジタル時計や電卓等、日常使用する多くのコンピュータには「論理回路」が組み込まれています。このようなディジタル機器のあらゆる機能は、1と0(あるいはHighとLow)の2値だけで構成することができます。しかし、具体的にどのような原理に基づいて動作しているのでしょうか?  また、どのような構造になっているのでしょうか? ここでは、論理回路を構成する際の基本的な考え方や手法について学習します。    

▶ 学習目標

全加算回路について入力値から出力値を計算することができる

▶ キーワード

半加算回路、全加算回路

▶ 授業動画

第03回  2の補数表現

第04回  CPUのしくみ

コンピュータの「脳みそ」である「CPU」は、主にコンピュータの制御と演算を行い、CPUの性能によって使えるアプリケーションや動作速度が変わります。では、具体的に「CPU」はどのような仕事を行っており、高速に実行するために、どのような工夫がされているのでしょうか。

▶ 学習目標

CPUの基本動作について理解し,パイプライン処理について説明することができる

▶ キーワード

フェッチ、デコード、エクスキューズ、パイプライン、スーパースカラー

▶ 授業スライド