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コンピュータの動作と管理 (`13)= (TV)

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コンピュータの動作と管理 (`13)= (TV)
事務局 開講
記載欄 年度
科目名(メディア)
2013年度
=
科目
区分
専門科目
科目
コード
コンピュータの動作と管理
履修
制限
1570056
(’13)=
無
単位
数
2
(TV)
〔主任講師(現職名): 葉田 善章 (放送大学准教授)
〕
〔主任講師(現職名):
〕
【本学担当専任教員:
】
講義概要
コンピュータはハードウェアとソフトウェアが組み合わさって初めて動作が実現される装置である。コンピュータの利用やソフトウェ
アの開発では、ハードウェアを管理し、アプリケーションソフトウェアの動作に必要となる機能を提供するオペレーティングシステム
(OS、基本ソフトウェア)と呼ばれるソフトウェアが用いられることが多い。本科目では、パソコンや家電に組み込まれるマイコンなど
を例にしながら、コンピュータの基本的な動作、オペレーティングシステムが持つ機能、コンピュータの利用について学ぶ。
授業の目標
コンピュータの基本的な演算のしくみや動作、コンピュータが持つ計算機資源の管理について学ぶことを通して、コンピュータのし
くみについて理解を深めることを目標とする。
履修上の留意点
履修は必須ではないが、関連する科目は「情報学へのとびら('16)」「コンピュータのしくみ('14)」である。
回
1
テ ー マ
内 容
執 筆 担 当放 送 担 当
講
師
名講
師
名
(所属・職名) (所属・職名)
コンピュータはハードウェアとソフトウェアで構成されている。本回
では,コンピュータを構成するソフトウェアとハードウェアの概要に
葉田 善章
コンピュータの動作と管 ついて説明するとともに,本科目の概要について述べる。
(放送大学准
理
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
ソフトウェア,ハードウェア,オペレーティングシステム,計算機資
源
2
演算装置のしくみ
コンピュータのハードウェアの違いを考えることを目的として,主要
装置の一つである演算装置のしくみを直感的に考える。演算装置
は論理回路により構成されており,性能向上のためにさまざまな
葉田 善章
工夫がなされている。コンピュータの性能を決めるプロセッサの動
(放送大学准
作や構成について理解する。
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
プロセッサ,ALU,論理演算
3
プロセッサはプログラムを構成する命令をどのように実行するのだ
ろうか。コンピュータの演算装置で命令を実行するしくみについて
学習する。プログラムを記述する言語,命令の構成や種類につい
葉田 善章
演算装置による命令実 て概説し,プロセッサの命令に対するアプローチの違いである
(放送大学准
CISC とRISC について紹介する。
行
教授)
【キーワード】
命令,機械語,命令実行,レジスタ,実行サイクル,命令の種類
葉田 善章
(放送大学准
教授)
回
4
テ ー マ
プロセッサと周辺機器
の通信
内 容
執 筆 担 当放 送 担 当
講
師
名講
師
名
(所属・職名) (所属・職名)
コンピュータは,接続された周辺機器の制御や,データの受け渡
しをするため,入出力インターフェースが備わっている。本回で
は,規模の小さなプロセッサで採用されることが多い,レジスタを
入出力ポートに使う方式に注目し,そのしくみを考える。また,プロ 葉田 善章
セッサと周辺機器を接続し,データのやりとりを行うバスについて (放送大学准
理解する。
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
周辺機器,プロセッサ,入出力ポート,バス
5
効率的なプログラム実
行
コンピュータの命令は,通常,アドレスの小さい順に実行される。
一方で,キーボードやマウスなどの入力機器やモニターやプリンタ
などの出力装置への対応,データ転送の待ち受けなどの対応に
よって,プログラム実行の流れが変更されることがある。本回では,
葉田 善章
コンピュータに接続されたデバイス等に対する処理を効率的に行
(放送大学准
うしくみである,割り込みについて説明する。
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
割り込み,タイマー割り込み,スケジューリング
6
コンピュータで作成したデータは,ハードディスクやSSD,USB メモ
リなどの補助記憶装置に保存されることが一般的である。保存す
るデータは抽象化され,ファイルと呼ばれる形で取り扱われること
葉田 善章
補助記憶装置とデータ により,補助記憶装置に保存される。抽象化やファイルの取り扱
(放送大学准
い,補助記憶装置のデータ記憶について学ぶ。
記憶
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
抽象化,ファイル,フォルダ,補助記憶装置
7
OS構造と周辺機器
コンピュータは,周辺機器と組み合わせて利用されることが一般
的である。OSは,周辺機器を利用するためにデバイスドライバを
組み込み,周辺機器を利用可能にする。デバイスドライバの組み
込みや,OS が周辺機器を利用するしくみを学ぶため,ソフトウェ 葉田 善章
アの構造化やOS のアーキテクチャを学ぶ。また,データ転送を高 (放送大学准
速化する方法について学ぶ。
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
OS の構造,ソフトウェア構造化,周辺機器の利用,デバイスドライ
バ,データ転送の高速化
8
プログラム実行の管理
OS が提供するプログラムを実行するしくみについて考える。プロ
セスやスレッドと呼ばれる単位で実行するしくみや,仮想プロセッ
サをプロセスやスレッドに割当て,マルチタスク処理と呼ばれる同
葉田 善章
時実行を行うしくみについて学ぶ。また,ハードウェアやOS による
(放送大学准
プロセスやスレッドの管理について学ぶ。
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
プロセス,スレッド,プログラム処理,スケジューリング
9
OS が実行するプロセスやスレッドを協調して実行するしくみにつ
いて考える。プロセスが資源を利用する場合などに必要となる相
互排除やセマフォ,デッドロック,プロセス間で実行状況をデータ
葉田 善章
プロセスの協調動作とメ 交換で使われるプロセス間通信について学ぶ。また,プログラム
(放送大学准
実行で必要となるメモリ管理や仮想メモリについて学ぶ。
モリ
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
プロセスの協調,メモリ管理,仮想記憶
10 記憶装置とOS起動
コンピュータで使われる記憶装置である半導体メモリや,リムーバ
ブルメディアについて考える。メインメモリに使われるRAM やUSB
メモリなどのフラッシュメモリなどの働きや,リムーバブルメディアの
記録方式や利用について学ぶ。また,OS の起動や終了,コン
葉田 善章
ピュータの省電力動作モードであるサスペンドやハイバネーション (放送大学准
について学ぶ。
教授)
【キーワード】
半導体メモリ,リムーバブルメディア,起動,省電力動作モード
葉田 善章
(放送大学准
教授)
回
テ ー マ
11 OSの種類と基本動作
内 容
執 筆 担 当放 送 担 当
講
師
名講
師
名
(所属・職名) (所属・職名)
OS は,コンピュータで目的とする処理を実現するために利用され
る。OSの種類や,プログラム実行を制御するスケジューリングにつ
いて学ぶ。また,パソコンなど利用者を対象とする汎用OSや,機 葉田 善章
器の制御を対象とする組み込みOS についても学ぶ。
(放送大学准
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
OS の種類,スケジューリング,汎用OS,組み込みOS,リアルタイ
ム処理
12 OSとソフトウェア開発
ソフトウェア開発は,効率的に進めるためにOSを用い,必要な機
能を持つプログラムを組み合わせて行うことが多い。パソコンや組
み込み機器の開発を例に,OS の利用や選択,プログラムからOS
機能を利用する方法について学ぶ。また,開発環境や,プログラ 葉田 善章
ムの互換性,環境に依存しないプログラム,サービスの変化に対 (放送大学准
応するしくみについても学ぶ。
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
OS の利用や選択,プログラム開発,ソフトウェア再利用,プログラ
ムの動作環境
OS やハードウェアが提供するユーザーインターフェースについて
学ぶ。コンピュータ利用形態の移り変わりの概要や,本科目で学
ぶインターフェースの分類,GUI の設計やキーボード,マウスなど
葉田 善章
ユーザーインターフェー の入出力インターフェース,モバイル端末のインターフェース,
13
(放送大学准
ウェアラブルコンピューティングについて紹介する。
ス
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
コンピュータ利用の遷移,ユーザーインターフェース,GUI
14 OSとセキュリティ
コンピュータのOS は,複数の利用者が利用できるマルチユー
ザー機能を持つことが多い。OS が管理するファイルなどの資源を
保護するアクセス制御について学ぶ。また,コンピュータを安心し
葉田 善章
て利用するためセキュリティについて考えるとともに,暗号化につ
(放送大学准
いて学ぶ。
教授)
葉田 善章
(放送大学准
教授)
【キーワード】
マルチユーザー,アクセス制御,セキュリティ,暗号化
15
コンピュータの利用形
態とOS
本科目のまとめとして,ネットワークを利用したコンピュータの利用
形態である,ユビキタスコンピューティングや,クラウドコンピュー
ティングについて学ぶ。ユビキタスコンピューティングで用いられる
ことがある特定用途向けOS について,IC カードやセンサネット
ワークを構成するセンサを例にして学ぶほか,クラウドコンピュー 葉田 善章
ティングで用いられる,1 台のコンピュータで複数のOS を同時に (放送大学准
動作可能とする仮想化技術について学ぶ。
教授)
【キーワード】
ユビキタスコンピューティング,クラウドコンピューティング,IC カー
ド,センサ,仮想化技術
葉田 善章
(放送大学准
教授)
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