中峯浩/計算機概論

受講生18名


参考文献

黒川和夫ら「改訂 電子計算機概論」コロナ社

高橋良明「0/1ロジック CPUのしくみから学ぶプログラミングの原理」ソフトバンククリエイティブ

遠藤諭「計算機屋かく戦えり」アスキー


4月9日

計算機の歴史と基本構成

  • 曙光(しょこう)期の計算機
    • 人類社会が発達するにしたがって、人数、住居、獲物や果実を数えたり、田や畑の面積、収穫物の量を測ることが必要になってきた。
    • この数量の扱いは、民族によって差があるが、比較的に面倒である。
    • 中国の南宋末期から元代(13世紀ごろ)に、今日われわれが使っているそろばんが発明され、日本には室町幕府末に中国から伝来したと考えられている。
    • パスカル:1642年、手回し機械式加減算器
    • ライプニッツ:1670年、四則演算を可能にした
    • バベジ:イギリス、完全自動化計算機へのチャレンジ・紙カードの利用
    • ホラリス:1890年、アメリカの国勢調査、IBM(統計機を貸し出す会社)
    • アイケン:1937年、リレー式計算機を提案。1944年、Harvard Mark I を完成。
    • 演算増幅器(operational amplifier):高速度型アナログ計算機が実用の域に達した。

4月16日

計算機の歴史と基本構成Ⅱ

  • ディジタル電子計算機の発展
    • 初期の電子計算機
      • エッカート&モーリス:世界最初の電子式ディジタル計算機ENIACを作り上げた。
      • フォン・ノイマン:1945年、プログラムを記憶させておくプログラム内蔵方式を提案。
      • フォン・ノイマン:1946年、EDVACの製作をスタートした。
      • ウィルクス:1947年、プログラム内蔵方式の計算機の製作に着手。
      • ウィルクス:1949年、EDSAC(プログラム内蔵方式の第1号機)の完成。
      • フォン・ノイマン:1950年、EDVACの完成。
      • フォレスタ:1950年、磁気コアによるコアメモリ方式を発明。
    • わが国における計算機の発展
      • 日本では第二次世界大戦のため、計算機の発展が世界の大勢から遅れてスタートしなければならなかった。
      • 電気試験所:1952年、パイロットモデルETLマークⅠ(リレー式計算機)
      • 電気試験所:1955年、実用機ETLマークⅡ(リレー式計算機)
      • 富士写真フィルム:1956年、FUJIC(電子管式計算機)、レンズの設計など
      • 東京大学:1959年、TAC(汎用機)、実用化には問題を残した。
      • 後藤栄一:1954年、新しい素子としてパラメトロンが発明された。
      • 電気試験所:1956年、高精度低速型計算機が完成し、日立、日電などが開発。
      • わが国の電子計算機開発の黎明期の特徴は、電子管時代が短いことにあり、次の・・・
    • 汎用電子計算機時代
      • 大学や研究所での計算機の開発の技術は、企業化され科学計算を主目的に開発されてきた計算機は汎用化の方向に向かい、商業化されていった。
  • パソコンの発達と第2次産業革命(IT革命)
    • 計算機は名の示すとおり、科学計算を目的に開発されたものである。
    • パソコンの普及は、その付属機器の進歩、発展もあって、専門家も創造し得なかったほどに目覚しいものである。
    • パソコン(広い意味で通信を含んで)は、これまでの社会状態を根本的に変えつつある。
    • 18世紀後半から19世紀前半のJames Wattによって、引き起こされた第一次産業革命は、それまでの農業社会から工業社会へと比較的緩やかに変革していった。

4月23日

計算機の歴史と基本構成Ⅲ

  • ディジタル電子計算機の発展Ⅱ
    • わが国における計算機の発展Ⅱ
      • 「プロジェクトX挑戦者たち 国産コンピューターゼロからの大逆転」

5月14日

5月21日

5月28日

6月4日

休講(体調不良)


6月11日

計算機の歴史と基本構成Ⅲ

  • コンピュータの基本構成
    • 入力装置
    • 記憶装置
    • 演算装置
    • 制御装置
    • 出力装置

6月18日

数の表現

  • 数の表現と2進数・10進数・16進数

6月25日

数の表現Ⅱ

  • 固定小数点数と負数

7月2日

数の表現Ⅲ

  • 減算の実際(例題を解きながら)

7月9日

休講(体調不良)

7月16日

四則演算を実現する

  • 論理演算と論理回路
    • 基本論理演算
      • 論理和(OR)
      • 論理積(AND)
      • 否定/論理否定(NOT)
    • 基本論理演算から別の論理演算をつくる
    • 実用論理演算
      • NAND(Not AND)
      • NOR(Not OR)
      • 排他的論理和/論理比較(XOR:Exclusive OR)
      • XNOR(Exclusive Not OR)
    • 論理回路と論理演算の考え方
      • 論理回路とリレー
      • 論理積(AND回路)
      • 論理和(OR回路)
      • 否定(NOT回路)
    • 論理素子(ロジックゲート)
    • 基本論理素子
      • AND論理素子
      • OR論理素子
      • NOT論理素子
    • 実用的論理素子
      • NAND論理素子
      • NOR論理素子
      • XOR論理素子
      • XNOR論理素子
      • バッファ論理素子(肯定)
    • 万能論理演算素子(NANDとNOR)で基本論理素子を作る
      • NAND論理素子でNOT論理素子をつくる
      • NAND論理素子でAND論理素子をつくる
      • NAND論理素子でOR論理素子をつくる
    • 論理演算を使う
      • AND論理演算
      • OR論理演算
      • XOR論理演算
      • NOT論理演算
  • シフト演算器
    • ビット列とシフト
    • さまざまなシフト
      • 算術シフト
      • 論理シフト
      • 循環シフト(ローテイト)
  • 固定小数点数の加減算
    • 桁上がり(キャリィ)と桁借り(ボロウ)

7月23日

四則演算を実現する

  • 論理回路で1ケタの加算器を作成する(半加算器)
  • 複数ケタの加算回路(全加算器)
    • 全加算器
    • そのほかの応用回路

7月30日

  • 前期末テスト






7月11日(金)9:15開始


  • コンピュータは足し算ができるのか((55分))

    • 2の補数について(10分)
      • 2の補数方式による加算と減算

    • 半加算回路(15分)
    • 全加算回路(15分)

  • まとめ((5分))




7月4日(金)9:15開始

  • 論理回路の組み合わせ((10分))
    • XOR回路の組み立て(真理値表のシミュレーション)(5分)
    • 多数決回路の紹介(5分)
  • コンピュータは足し算ができるのか((40分))
    • 2進数による足し算と引き算(20分)
    • 半加算回路・全加算回路(15分)
    • 補数の回路って?(5分)
  • 授業アンケート((10分))

6月27日(金)9:15開始


CPU(Central Processing Unit)

  • 論理回路の組み合わせ
    • 真理値表でいろいろな論理積を考えてみよう
    • 答えに関係のありそうなものを見つけ出す
    • さぁ,どうしよう?

    • トランジスタで作れるかな


  • コンピュータの誕生とCPUの歴史
    • コンピュータの起源

      • そろばんの誕生,日本におけるそろばん
080521そろばん.jpg
      • 計算尺
080521計算尺.JPG
      • 機械式計算機
080521タイガー計算機.jpg


      • デジタルコンピュータとアナログコンピュータ,産業革命⇒国立科学博物館へ



    • 電気を使った計算機(リレー式電子計算機~コンピュータの時代のさきがけ)
080521真空管.JPG
    • 電子計算機の登場(電子計算機の誕生,ノイマンとプログラム内蔵式コンピュータ,トランジスタの登場~第2世代コンピュータ,IC(集積回路)の誕生~第3世代コンピュータ,マイクロプロセッサの誕生~第4世代コンピュータ,32ビットCPU~第5世代コンピュータ以降)
785px-Eniac.jpg
univac1.jpg
集積回路の規模別の分類.jpg
4004マイクロプロセッサ.jpg
インテルPentium4プロセッサ.jpg





フリップフロップの実演



6月20日(金)9:15開始


CPU(Central Processing Unit)

  • 半導体はもろい,弱い!
  • 基本論理回路の内部
基本的な論理回路.jpg
  • 論理回路の組み合わせ

6月13日(金)9:15開始


CPU(Central Processing Unit)

  • トランジスタの働きを調べよう!(半導体を3つ並べると)
    • スイッチング作用
    • トランジスタスイッチの実演

  • 基本論理回路
基本的な論理回路.jpg




6月6日(金) 9:15開始

CPU(Central Processing Unit)

  • トランジスタの働きを調べよう!(半導体を3つ並べると)
    • スイッチング作用

5月30日(金)

CPU(Central Processing Unit)

  • トランジスタの働きを調べよう!(半導体を3つ並べると)
NPN型トランジスタの模式図.png


5月23日(金)

CPU(Central Processing Unit)

  • トランジスタの働きを調べよう!


5月16日(金)

CPU(Central Processing Unit)

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  • コンピュータの中にはスイッチがいっぱい?-,コンデンサ,トランジスタ

5月9日(金)

CPU(Central Processing Unit)

  • レポートのフィードバック

5月2日(金)

「プロジェクトX挑戦者たち 国産コンピューターゼロからの大逆転」

  • レポート提出

  • 最終更新:2010-07-29 17:33:22

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