計算物理学特論第1 PCの内部構造とハードウェア 計算機の理解には

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計算物理学特論第１
PCの内部構造とハードウェア
計算機の理解にはある程度ハードウェア
の理解も必要である。
PCのパーツ
CPU
メモリー
マザーボード
ネットワーク
CD-ROM/DVD
ビデオ/グラフィックカード
サウンドカード
フロッピーディスク
ハードディスク
キーボードとマウス
２
PCは組み立て式の構造
マザーボード(基板)
IDE
CPU
メモリー
HDD
FDD
もじどおり「挿す」
バス
ネットワークボード
ビデオカード
SCSIカード
マザーボード
３
メモリー
CPU
IDE
バス
マウス／キーボード
４
バス
IDE
メモリー
CPU
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大昔のPCには何もついていなかった。
マザーボード＋CPU＋メモリー＋キーボード＋ディスプレイ
FDD、HDD、ネットワーク、
CD-ROM、などなどは無し。
２０年以上基本的な仕組みは
不変。後から機能を付け加えればいい、
という発想が生きた。
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PCは基本的に「WINTEL」と
呼ばれるINTEL互換CPUとWINDOWS
のOSで動くためのハードウェア。
Linuxはもともと全く別のワークステーション
と呼ばれるクラスのコンピュータで動いていた
OSをWINTELで動くようにスクラッチから
書き起こしたもの。OSの移植。
Linuxで動く保証は無いので
ハードウェアの選択には
気をつけなくてはいけない。
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気をつけるべき部品の数々。
カード類
バス
PCI:32bit,64bit
SCSIカード
ISA:8bit,16bit 古い！
HDD,CD-ROMなど
記録機器をつける。
AGP:PCIのグラフィック
高価で高速だったが
用の拡張
安価なIDE
が発展して用済に。
バスとカードの組合せ
ビデオカード
Xウィンドウを動かすので必須。→Linuxに対応しているか？
ネットワークカード
メーカーは
ネットワークだからこれも必須。 対応してくれない。
SCSI vs IDE
SCSI
高速 １６０MB/Sec
HDDやDVD、CD-ROMを８台まで接続可能
別途カードを買うので高価。
IDE(ATA)
やや低速。１３３MB/sec
HDDなどは２×２(マスター＋スレーブ)
＝４台しかつなげない。
マザーボードに組み込まれているので安価
→ USBやIEEEで機器をつなぐのが主流に
なりつつあるが、Linuxでは対応が弱い。
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ビデオカード
要するに高速で絵を描いている。
「絵」の精度
１０２４×７６８ フルカラー(32bit)
色数
解像度
１ドットごとに３２bit必要。
→３２×１０２４×７６８∼２５００万bit
１MB＝１００万B＝８００万bit
→３MBのメモリーが必要
ビデオのメモリーは高精度、
多色になるほど巨大になる。
３２MBのビデオメモリー：２０００×２０００ドット
のフルカラーくらいが可能
チップセット
→要するにお絵書き
命令の組。「線をかけ」
とか「円を描け」とか。
互換性無し。チップセットごとに
ドライバー(接続プログラム)を
作らねばならない。
→WINTELはメーカーが
やってくれる。
XFree86
様々なチップセットに対応した
ドライバーの開発プロジェクト。
→最近はメーカーも
積極的にデータ公開
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ネットワークカード
１０baseT
１００baseT
１０００baseT
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ADSLクラス
光ファイバー(TV画像程度)
ギガビット
１秒間に何メガbit送れるか？
バス：PCIかISAか？
CPU
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クロック数 １G(１ギガ)
一秒間に何回命令を実行できるか？
１G：１０の９乗回／秒
マザーボードのクロック数：１００Ｍヘルツ
CPU１０回あたりマザーボード一回
→CPUの方が速い。
メモリー：マザーボードと同クロック (１GB)
高価で小容量
CPU
キャッシュ
安価で第容量
メモリー
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HDD
磁性体を塗った円盤を高速回転させる
大容量程はやい。
１００GB(IDE)まで普通にある。
＋CD-ROM、ＤＶＤ、
CD-R、ＣＤ−ＲＷなどなど
インストールには重要
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基本的にLinux用のハードウェアが
あるわけではなく、動くように
ドライバー(接続用プログラム)を
書いている状態。動くかどうかを
調べないといけない。
ネットで検索する。
http://www.linux.or.jp/JF/
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