1. 1 コンピュータの構成 基本情報技術概論 ( 第１回 ) 埼玉大学 理工学研究科 堀山 貴史

2. 主記憶 (main memory, メモリ ) に、 プログラム と データを置く 2 出力装置入力装置 制御装置 補助記憶装置 CPU 演算装置 コンピュータの構成 主記憶装置

3. コンピュータの構成 制御装置 主記憶装置のプログラム（命令）を取り出 し、 解読し、その結果をもとに他の装置 を制御する 演算装置 算術演算や論理演算、条件分岐用の比較な どデータに対する演算を実行する 記憶装置（主記憶装置、補助記憶装置） プログラムやデータを記憶する 入力装置 … コンピュータ外部から入力 出力装置 … コンピュータ外部へ出力 3 CPU ________________ ____________

4. ハードウェア と ソフトウェア ハードウェア コンピュータの機械そのもの、部品 ソフトウェア コンピュータを動作させる情報 （プログラムやデータ） 狭義には、プログラム システム ソフトウェア オペレーティング システム (Operating System) 、 コンパイラ など アプリケーション ソフトウェア （応用ソフト ウェア） ブラウザ、ワープロソフト、表計算ソフト など 4

5. 5 数の表現

6. 6 情報の単位 基本単位 ビット (bit) ・・・ ２進数で表した 桁数 バイト (byte) ・・・ ８ bit ごとに区 切った単位 補助単位 （ SI 単位系） ｋ ( キロ ) 10 3 Ｍ ( メガ ) 10 6 Ｇ ( ギガ ) 10 9 Ｔ ( テラ ) 10 12 ｍ ( ミリ ) 10 -3 μ ( マイクロ ) 10 -6 ｎ ( ナノ ) 10 -9 ________________

7. 7 補助単位 （ SI 単位系） ｋ ( キロ ) 10 3 Ｍ ( メガ ) 10 6 Ｇ ( ギガ ) 10 9 Ｔ ( テラ ) 10 12 補助単位 （２進数に基づく） Ｋ ( キロ ) 2 10 = 1,024 Ｍ ( メガ ) 2 20 = 1,048,576 Ｇ ( ギガ ) 2 30 = 1,073,741,824 Ｔ ( テラ ) 2 40 = 1.0995 x 10 12 ｍ ( ミリ ) 10 -3 μ ( マイクロ ) 10 -6 ｎ ( ナノ ) 10 -9 情報の単位

8. 8 コンピュータ内部での 数値の表現方法

9. 9 0 1 7 8 9 A B C D E F 10 0 1 7 10 11 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 16 進数８進数２進数 10 進数 … …… … 基数 10 ２ ８ 16 ____________ 簡単に言うと、 何種類 数字を使うか

10. 10 基数の変換 10 進数 → n 進数整数 ひたすら n で除算 10 進数 → n 進数小数 ひたすら n で乗算 10 ) 132 10 ) 13 … 2 1 … 3 2 ) 132 2 ) 66 … 0 2 ) 33 … 0 2) 16 … 1 2 ) 8 … 0 2 ) 4 … 0 2 ) 2 … 0 1 … 0 0.625 0.25 0.5 x 10 x 10 x 10 6.250 2.50 5.0 0.625 0.25 0.5 x 2 x 2 x 2 1.250 0.50 1.0

11. 練習問題： 基数の変 換 11.75 を ２進数に変換 ( ヒント ： 整数部と小数部を別々に変換 ) 11

12. 12 n 進数 → 10 進数 重み付け ( n ○ ) をしてから加算 132 (10) … 1 x 10 2 + 3 x 10 + 2 x 1 = 132 12F.8 (16) … 1 x 16 2 + 2 x 16 + 15 x 1 + 8 x 16 -1 = 303.5 基数の変換

13. 13 ２進数 → ８進数、 16 進数 ８進数、 16 進数 → ２進数 ２進数 ３桁 ⇔ ８進数 １桁 ２進数 ４桁 ⇔ 16 進数 １桁 11001000.1 (2) … 11 001 000. 100 3 1 0. 4 (8) 11001000.1 (2) … 1100 1000. 1000 C 8. 8 (16) 基数の変換

14. 14 コンピュータ内部での数値の表現方 法 整数符号なし整数 符号付き整数絶対値表現 １の補数 ２の補数 小数固定小数点数 浮動小数点数

15. 15 符号なし整数 n ビット （ n 桁） で、 0 ～ 2 n – 1 の整数を 表現 負の数は扱えない 整数の表現方法 _____________ 0000 0001 1111 例） ４ ビッ ト … 0 1 15 0 ～ 15 の 16 通りの整数

16. 16 符号付き整数 最上位ビットを符号として使う ________________ 整数の表現方法

17. 17 整数の表現方法 （符号付き整 数） 絶対値表現 符号 + 絶対値 – (2 n-1 – 1) ～ 2 n-1 – 1 の整数 + 0 と – 0 ？ ________________ 1111 1001 0111 例） ４ ビッ ト … - 7 - 1 7 0000 0 … 1000 - 0

18. 18 １の補数 負の数は、 2 n – 1 - | x | で表現 （ 11 … 1 から | x | を引く ） – (2 n-1 – 1) ～ 2 n-1 – 1 の整数 + 0 と – 0 ？ ________________ 1101 例） ４ ビッ ト -2 … 1111 - 0010 1101 n ビッ ト 整数の表現方法 （符号付き整 数）

19. 19 ２の補数 負の数は、 2 n - | x | で表現 （ １の補数表現 + 1 ） – 2 n-1 ～ 2 n-1 – 1 の整数 0 が一意に決まる 加算、減算が容易 ________________ 例） ４ ビッ ト -2 … 1101 + 0001 1110 1110 整数の表現方法 （符号付き整 数） 最下位 ( 一番右 ) に 1 を足す

20. 練習問題： 符号付き整数 -7 を ２進数の 8 ビット符号付き整数に変換 （絶対値表現 / １の補数 / ２の補数） -8 を ２進数の４ビット符号付き整数に変換 （変換できない場合もあり得る） 20

21. 練習問題： 符号付き整数 1110 を「２の補数」 による 4 ビット符号付き 整数と解釈したとき、この 4 ビットが表す値 を求めなさい。 （ヒント ： 「値」 → 「２の補数」 の逆） 21

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25. 配布場所 http://www.al.ics.saitama-u.ac.jp/horiyama/OCW/ この powerpoint ファイルの著作者 堀山 貴史 2007-2010 horiyama@al.ics.saitama-u.ac.jp 改変等を加えられた場合は、お名前等を追加してください 図の著作者 p. 2 ハードディスク : 堀山 貴史 CPU, メモリ, キーボード : http://webweb.s92.xrea.com/ パソコン, ディスプレイ, プリンタ, マウス : Microsoft Office Online / クリップアート その他 堀山 貴史 25 この教材のご利用について