第 1 章: 汎用コンピュータと使用される数値

パート 1: コンピュータとオペレーティング システムの概要
パート 1.1: 目次
第 1 章: 汎用コンピュータと使用される数値

コンピューターは、データを処理および保存するためのいくつかのコンポーネントで構成される電子機械です。データはテキスト、画像、音声、またはビデオになります。

1.1 汎用コンピュータの外部物理コンポーネント

次の図は、最もよく使用されるコンポーネントを備えた汎用コンピューターの図を示しています。

形。 1.1 汎用コンピュータ

キーボード、マウス、マイクは入力デバイスです。スピーカーとスクリーン (モニター) は出力デバイスです。図ではコンピューターと呼ばれるシステム ユニットがすべての計算を実行します。入力デバイスと出力デバイスはペリフェラルと呼ばれます。

前の図はタワー コンピューター システム、または単にタワー コンピューターです。そのために、本体は直立しています。あるいは、システムユニットを机（テーブル）上に平らに置き、その上にモニターを置くように設計することもできます。このようなコンピュータ システムは、デスクトップ コンピュータ システム、または単にデスクトップ コンピュータと呼ばれます。

次の図は、ラップトップ コンピューターと外部コンポーネントの名前を示した図です。

図 1.2 ラップトップ コンピュータ

座るときはノートパソコンを膝の上に置いて作業することができます。図の光学ドライブは CD または DVD ドライブです。タッチパッドはマウスの代わりになります。本体にはキーボードが付いています。

1.2 タイピング

今日、世界のどの地域でも、すべてのエリートがコンピュータを使用できることが期待されているため、すべてのエリートはキーボードの入力方法を学ばなければなりません。タイピングのクラスはインターネット上で有料または無料で受講できます。クラスを受講するためのお金や手段がない場合、読者は入力方法を知るために次のアドバイスを参考にする必要があります。

英語キーボードでは、中央の行の 1 つに F キーと K キーがあります。 F キーは左側にありますが、行の左端にはありません。 J キーは右側にありますが、右端にはありません。

人のどちらかの手には、親指、人差し指、中指、薬指、小指があります。入力する前に、左手の人差し指が F キーの上にある必要があります。中指は、左に向かって移動する次のキーの上にある必要があります。薬指は次のキーの上に続き、小指はその次のキーの上に、すべて左方向に移動する必要があります。入力する前に、右手の人差し指が J キーの上にある必要があります。右手の中指は、右に向かって移動する次のキーの上にある必要があります。薬指は次のキーの上に続き、小指は次のキーの上に、すべて右方向に配置する必要があります。

手のセットアップでは、最も近い指を使用して、キーボード上の目的の最も近いキーを押す必要があります。最初は入力が遅くなります。ただし、数週間、数か月が経過すると、入力が速くなります。

タイピング速度が速くなったとしても、この姿勢を決して放棄しないでください。たとえば、左手の最後の 3 本の指の適切な使い方を決して放棄しないでください。それを放棄すると、正しい入力方法に戻るのは非常に困難になります。したがって、エラーが修正されない限り、タイピング速度は向上しません。

1.3 マザーボード

マザーボードは幅広のボードで、本体内にあります。電子回路が搭載されており、電子部品が搭載されています。マザーボード上の回路は次のとおりです。

マイクロプロセッサ
今日、これは 1 つのコンポーネントです。それは一つの集積回路です。マザーボード上の他の回路の残りの部分に接続するためのピンがあります。

マイクロプロセッサは、マザーボードとコンピュータ システム全体のすべての分析とコア コンピューティングを実行します。

ハードウェア割り込み回路
現在、コンピュータでプログラム (アプリケーション) が実行されており、キーボードのキーが押されたとします。マイクロプロセッサがキー コードを受信したり、特定のキーを押した結果として期待される動作を実行したりするには、マイクロプロセッサを中断する必要があります。

このようなハードウェア割り込みは 2 つの方法で実行できます。マイクロプロセッサが、考えられる各ペリフェラルの割り込み信号用に 1 つのピンを持つか、またはマイクロプロセッサがちょうど約 2 つのピンを持つことができ、すべての可能なペリフェラルに対してマイクロプロセッサに向かってこれら 2 つのピンの前に割り込み回路が存在します。周辺機器。この割り込み回路には、マイクロプロセッサに割り込む可能性のあるすべての周辺機器からの割り込み信号用のピンがあります。

割り込み回路は通常、ゲートと呼ばれるいくつかの小さな電子部品を組み合わせた 1 つの小さな集積回路です。

ダイレクトメモリアクセス
各コンピュータには、読み取り専用メモリ (ROM) とランダム アクセス メモリ (RAM) があります。 ROM のサイズは小さく、コンピューターの電源がオフになっている場合でも、ほんのわずかな情報が永続的に保持されます。 RAM のサイズは大きいですが、ハードディスクのサイズほどではありません。

電源が入っているとき (コンピューターの電源がオンになっているとき)、RAM には多くの情報が保存されます。コンピュータがシャットダウンされる（電源がオフになる）と、RAM 内のすべての情報が失われます。

単一の文字コードをメモリから周辺機器に、またはその逆に転送する必要がある場合、マイクロプロセッサがその作業を行います。これは、マイクロプロセッサがアクティブである必要があることを意味します。

大量のデータをメモリからディスクに、またはその逆に転送する必要がある場合があります。マザーボードには、ダイレクト メモリ アクセス (DMA) 回路と呼ばれる回路があります。これは、マイクロプロセッサと同じように転送を行います。

DMA は、メモリと入出力デバイス (周辺機器) の間で転送されるデータ量が多い場合にのみ動作します。それが起こると、マイクロプロセッサは他の作業を自由に続けることができます。これがダイレクト メモリ アクセス回路を持つことの主な利点です。

DMA 回路は通常、ゲートと呼ばれるいくつかの小さな電子部品を備えた IC (集積回路) です。

ビジュアルディスプレイユニットアダプター回路
データがマイクロプロセッサから画面に移動するには、マザーボード上のビジュアル ディスプレイ ユニット アダプタ回路を通過する必要があります。これは、文字やマイクロプロセッサからの信号がそのまま画面に適していないためです。

その他の回路
他の回路がマザーボード上にある場合もあります。たとえば、ラウドスピーカーのサウンド回路をマザーボード上に置くことができます。サウンド回路は、マザーボード上のスロットに挿入されるサウンド カード回路としても提供されます。

この章の目的としては、サウンド回路がなくても、前述の回路の存在を知っていれば十分です。

マイクロプロセッサは中央処理装置とも呼ばれ、CPU と略されます。マイクロプロセッサはμPと略されます。 CPU は µP と同じ意味です。このオンライン キャリア コー​​スの残りの部分では、CPU と µP は、マイクロプロセッサまたは中央処理装置を意味するためによく使用されますが、どちらも同じものです。

1.4 異なる基数でのカウント

数えるとは、前の桁または前の数字に 1 を加算することを意味します。以下は、10 進数でカウントする 0 を含む 10 桁です。

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9

基数の別名は基数です。基数または基数は、基数カウントにおける個別の桁数です。基数 10 は 2 桁の 10 を除いた 10 桁です。 9に1を加えた後、0が書き込まれ、0の直前に1のキャリーが書き込まれて10になります。実際、どの基数（どの基数）にも（単一の）数字はありません。 10 には数字がないことに注意してください。 10 は 1010 と書くことができ、1 から 0 を基にした 10 と読みます。

16 進数には、0 を含む 16 桁があり、次のとおりです。

0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F

16 進法では、10、11、12、13、14、15 はそれぞれ A、B、C、D、E、F になります。 a、b、c、d、e、f のように小文字で書くこともできます。 16 には数字がないことに注意してください。

16 進数では、F に 1 を加算した後、0 が書き込まれ、0 の直前に 1 のキャリーが書き込まれ、1016 になります。これは、1 と 0 の 16 進数として読み取られます。

8 進数には 0 を含む 8 桁があり、次のとおりです。

0、1、2、3、4、5、6、7

8 には数字がないことに注意してください。

8 進数では、7 に 1 を加算した後、0 が書き込まれ、0 の直前に 1 のキャリーが書き込まれて 108 になり、これは 1 と 0 の 8 進数として読み取られます。

基数 2 には 0 を含む 2 桁があり、次のとおりです。

0、1

2 には数字がないことに注意してください。

基数 2 では、1 に 1 を加算した後、0 が書き込まれ、0 の直前に 1 のキャリーが書き込まれて 102 になり、これは 1 とゼロの基数 2 として読み取られます。

次の表では、カウントは 1 から 1 の 0 を基数とする 16 まで行われます。対応する 10 進数、8 進数、および 2 進数の数値も各行に表示されます。

数を数えるということは、前の桁または前の数字に 1 を加算することを意味することに注意してください。どのような塩基計数値シーケンスでも、1 のキャリーは左に移動し続けます。数字が大きくなるにつれて、範囲は広がります。

2進数とビット
数字は記号で構成されています。数字は、数字に含まれる任意の記号です。基数 2 の数値は 2 進数と呼ばれます。基本 2 桁は BIT と呼ばれ、通常は 2 進数の略称として bit と書かれます。

1.5 数値をある基数から別の基数に変換する

このセクションでは、数値をある基数から別の基数に変換する方法を示します。コンピュータは基本的に 2 進法で動作します。

10 進数への変換
誰もが 10 進数の数値の価値を高く評価しているため、このセクションでは、10 進数以外の数値の 10 進数への変換について説明します。数値を 10 進数に変換するには、指定された進数の各桁に、累乗した底を乗算します。その位置のインデックスに結果を追加します。

任意の基数の任意の数値の各桁には、0 から始まり、数値の右端から左に向かって移動するインデックス位置があります。次の表は、D76F16、61538、10102、および 678910 の桁インデックスの位置を示しています。

インデックス – > 3 2 1 0
数字 -> D 7 6 F16

インデックス – > 3 2 1 0
数字 -> 6 1 5 38

インデックス – > 3 2 1 0
数字 -> 1 0 1 02

インデックス – > 3 2 1 0
数字 -> 6 7 8 910

D76F16 を基数 10 に変換すると、次のようになります。

奥行き×163＋7×162＋6×161＋奥行き×160

注: インデックス 0 まで累乗された数値は 1 になります。

163 = 16 x 16 x 16;
162 = 16 × 16
161 = 16
160 = 1

数学では => は「これはそれを意味する」を意味し、∴ はしたがってを意味することにも注意してください。

数式では、すべての乗算は加算の前に最初に実行する必要があります。これは BODMAS シーケンス (最初に括弧、次に乗算である Of が続き、その後に除算、乗算、加算、および減算が続きます) からのものです。したがって、例は次のとおりです。

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 16 x16 x 16 + 7 x 16 x16 + 6 x 16 + F x 160
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 4096 + 7 x 256 + 6 x 16 + F x 1
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 53248 + 1792 + 96 + 15
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 55151

∴ D76F16 = 5515110

61538 を基数 10 に変換すると次のようになります。

6×83＋1×82＋5×81＋3×80

注: インデックス 0 まで累乗された数値は 1 になります。

83 = 8 x 8 x 8;
82 = 8 × 8
81 = 8
80 = 1

数学では => は「これはそれを意味する」を意味し、∴ はしたがってを意味することにも注意してください。

数式では、すべての乗算は加算の前に最初に実行する必要があります。これは BODMAS シーケンスからのものです。したがって、デモンストレーションの例は次のようになります。

6 × 83 + 1 × 82 + 5 × 81 + 3 × 80 = 6 × 8 × 8 × 8 + 1 × 8 × 8 + 5 × 8 + 3 × 80
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 6 x 512 + 1 x 64 + 5 x 8 + 3 x 1
=> 6 × 83 + 1 × 82 + 5 × 81 + 3 × 80 = 3072 + 64 + 40 + 3
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 3179

∴ 61538 = 317910

10102 を基数 10 に変換すると次のようになります。

1×23＋0×22＋1×21＋0×20

注: インデックス 0 まで累乗された数値は 1 になります。

23 = 2 x 2 x 2;
22 = 2 × 2
21 = 2
20 = 1

数学では => は「これはそれを意味する」を意味し、∴ はしたがってを意味することにも注意してください。

数式では、すべての乗算は加算の前に最初に実行する必要があります。これは BODMAS シーケンスからのものです。したがって、デモンストレーションの例は次のようになります。

1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 = 1×2×2×2 + 0×2×2 + 1×2 + 0×10
=> 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 = 1×8 + 0×4 + 1×2 + 0×1
=> 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 = 8 + 0 + 2 + 0
=> 1×23 + 0×22 + 1×21 + 0×20 = 10

∴10102 = 1010

2 進数から 8 進数および 16 進数への変換
一般に、2 進数から 8 進数、または 2 進数から 16 進数への変換は、異なる塩基から別の塩基への変換よりも簡単です。また、2 進数の数値は、8 進数や 16 進数の方がよく評価されます。

2 進数から 8 進数への変換
2 進数から 8 進数に変換するには、2 進数の数字を右端から 3 つずつグループ化します。次に、各グループを 8 進数で読み取ります。表 1.1 (異なる基数でのカウント) には、最初の 8 つの数値の 2 進数と 8 進数の対応関係が示されており、2 進数の数値のグループを 8 進数に読み取るために使用できます。

例：
1101010101012 を 8 進数に変換します。

解決：
右から 3 つにグループ化すると、次のようになります。

| 110 | 101 | 010 | 101 |

表 1.1 を右から読むと、先頭の 0 を無視して、1012 は 58、0102 は 28 です。したがって、1012 は依然として 58 であり、1102 は 68 です。したがって、基数 8 では、グループは次のようになります。

| 68 | 58 | 28 | 58 |

そして、従来の書き方の目的としては、次のようになります。

1101010101012 = 65258

もう一つの例：

011000101102 を 8 進数に変換します。

解決：

011010001102 = | 01 | 101 | 000 | 110 |
=> 011010001102 = | 18 | 58 | 08 | 68 |
∴ 011010001102 = 15068

各グループの先頭のゼロは無視されることに注意してください。グループ内のすべての数字がゼロの場合、それらはすべて新しい基数の 1 つのゼロに置き換えられます。

2 進数から 16 進数への変換
2 進数から 16 進数に変換するには、2 進数の数字を右端から 4 つずつグループ化します。次に、各グループを 16 進数で読み取ります。表 1.1 (異なる基数での数え方) には、最初の 16 の数値の 2 進数と 16 進数の対応関係が示されており、2 進数のグループを 16 進数に読み取るために使用できます。

例：
1101010101012 を 16 進数に変換します。

解決：
右から 4 つにグループ化すると、次のようになります。

| 1101 | 0101 | 0101 |

表 1.1 を右から読むと、01012 は先頭の 0 を無視しても 58 であり、01012 は先頭の 0 を無視しても 58 であり、11012 は D16 です。したがって、基数 16 では、グループは次のようになります。

D16 | 516 | 516 |

そして、従来の書き方の目的としては、次のようになります。

1101010101012 = D5516

もう一つの例：
11000101102 を 16 進数に変換します。

解決：

11010001102 = | 11 | 0100 | 0110 |
=> 11010001102 = | 316 | 416 | 616 |
∴11010001102 = 34616

各グループの先頭のゼロは無視されることに注意してください。グループ内のすべての数字がゼロの場合、それらはすべて新しい基数の 1 つのゼロに置き換えられます。

1.6 10 進数から 2 進数への変換

変換方法は、10 進数 (10 進数) を 2 で連続的に除算することです。次に、次の表に示すように、10 進数 529 について結果を下から読み取ります。

下から読むと、答えは 1000010001 です。どの割り算ステップにも、除数で割って商を求める被除数があります。商には常に整数と余りが含まれます。残りはゼロになる可能性があります。基数 2 に変換する場合、最後の商は常に 0 余り 1 になります。

1.7 問題点

次の章に進む前に、章内のすべての問題を解決することをお勧めします。

1. a) 汎用コンピュータのシステムユニットへの 3 つの入力デバイスをリストに挙げてください。
b) 汎用コンピュータのシステムユニットへの 2 つの出力デバイスをリストにリストします。

2. タイピングを学びたいが、プロのタイピング クラスに通うお金や手段がない人にどのようなアドバイスをしますか?

3. 汎用コンピュータのマザーボードの 4 つの主要な回路 (部品) の名前とその役割を簡単に説明してください。

4. 116 から 2016 までの 16 進数を使用して、10、16、8、および 2 進数の数え表を作成します。

5. 数学の授業で行うのと同じように、次の数値を変換します。
a) 7C6D16 から 10 進数
b) 31568 から 10 進数
c) 01012 から 10 進数

6. 数学の授業で行うように、次の数値を基数 8 に変換します。
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. 数学の授業で行うように、次の数値を基数 8 に変換します。
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. 102410 を 2 進数に変換します。