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{
"title": "ＰacⅠ",
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"description": "",
"children": [
{
"title": "パソコン本機の特徴",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "ごついし、でかい見た目の機体、だが美しい。",
"description":
"大きさとしては、高さが１ｍ、横幅が１ｍ、奥行きが１．５ｍほどのディスプレイ内蔵型の一体型パーソナルコンピュータである。\n前面にはディスプレイとキーボードと光学ドライブと磁気ディスクドライブの差込口があり、後面には、電源ケーブルの差込口、空冷ファンなどが取り付けられている。\n機体色自体はベージュ色で外装は厚手の樹脂ケースに覆われている。内装は鉄製である。\nマザーボードなどの内蔵のプリント基盤には、ガラス繊維製の布（クロス）を重ねたものに、エポキシ樹脂を含浸したガラスエポキシ基盤と呼ばれる\n基盤が使われており、電気的特性・機械的特性ともに優れたものを使用している。",
"part_type": "part",
"localID": 2
},
{
"title": "PacⅠの命名と経緯と作成者",
"description":
"Ｐｅｒｓｏｎａｌ・Ａｕｔｏ・Ｃｏｍｐｕｔｅｒの一号機という意味で\nぱんくすが国の有志と共に情報機器の勉強の意味も兼ねて、半導体などの材料を集めて、自ら製作したパーソナルコンピュータである。\nそれゆえに未熟で、出来としては良いものとは言えないが丈夫な機体である。\nほぼ一機のみの製造であり、特別機である為、高価である。",
"part_type": "part",
"localID": 3
}
],
"localID": 1,
"expanded": true
},
{
"title": "電子計算機（デジタルコンピューター）",
"description": "",
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"children": [
{
"title": "コンピュータとは",
"description":
"コンピュータは、計算機のことであり、アナログとデジタルに分かれる。\n英語では、computerであり、計算手という意味である。\nコンピュータが生まれる前、人間の計算を補助していたものを計算機と呼び、この計算機を用いて\n計算を職業としていた人を、計算手と呼んだらしい。\nアナログは、量などの変化を連続的に表したものである。\n例えとして、アナログ時計は、針が動いて時間の変化を連続的に表示している\nアナログ計算機は、数値データを電圧・抵抗・回転角などの物理量に置き換えて演算を行う計算機である。\n主に計算尺などもアナログの計算機とされている。\n計算尺では対数尺上の目盛りで数値を表し、カーソル線を合わせて滑尺を滑らせ演算を行う。数値はこのように連続な「アナログ」値として表すことができ、数値に対応して電圧などの何らかの物理量を設定することで表すことがある。\nデジタルは、連続的な量を、段階的に区切って数字で表すもの。連続量ではなく、整数のような離散的であるものを言う。\nこの場合、デジタル時計では、時、分、秒も断続的に表示する。この例で言うと、算盤はデジタル計算機といえる。",
"part_type": "part",
"localID": 5,
"expanded": true
},
{
"title": "電子計算機までの道のり",
"description":
"デジタルコンピュータは、古くは算盤などや歯車などを用いた計算機から始まり、機械式計算機を経た。\nその後、電子計算機として真空管計算機、そしてトランジスタと呼ばれる半導体素子を用いた計算機から、シリコンを用いた集積回路へと移り変わってきた。\n現在の多くの電子計算機としてのコンピュータは、\n半導体の電子回路の基盤、集積回路を用い、予めに決められた命令（プログラム）に従って演算を行う機械の総称として扱われる。\n電子計算機は、計算を機械的に、さらには自動的におこなう装置である。人間がおこなう計算をアシストする事に用いられ、\n主に、演算装置の他に制御装置・記憶装置を備えている機械を指す。\n必ずしも、パーソナルコンピュータが通常備えている「入力・記憶・演算・制御・出力」の役割を持つデバイスを持つ\n必要はなく、情報処理に必要不可欠な記憶・演算・制御の役割を持つデバイスが備わっている電子基盤などに含まれる演算機能を担う半導体チップである「マイクロプロセッサ」も電子計算機として解される事がある。電卓なども電子卓上計算機として、電子計算機に該当する。",
"part_type": "part",
"localID": 6
},
{
"title": "ハードウェアと構成装置",
"description":
"コンピュータにおいて「ハードウェア」は、集積回路によって構成される。コンピュータの「物理的部分」を指す。\nコンピュータの「ハードウェア」は、\n算術演算（加算・減算など）のような基本的な演算や論理演算や比較演算などの演算処理を行なう演算装置、\nコンピュータが処理すべきデジタルデータをある期間保持するのに使う記憶装置と演算装置やレジスタの動作や、記憶装置の読み書き、入出力などを制御する装置である制御装置、コンピュータに情報を入力したり、計算結果を外に送り返したりすることを可能にするための入出力装置がある。\n外部から見て、コンピュータに情報を送ることを入力、逆にコンピュータから情報を得ることを出力という。\n液晶ディスプレイなどの映像を出力するなど出力装置であるし、キーボードなどのパソコンに情報を入力するの装置は、入力装置である。",
"part_type": "part",
"localID": 7,
"expanded": true
},
{
"title": "ソフトウェアについて",
"description":
"ソフトウェアとは、コンピューターのハードウェアを能率よく使うための情報であり、コンピューターの動作を制御する文字列（プログラム）の集まりを指す。\n個別の利用に応じて開発されたものをアプリケーションソフトウェア。そのアプリケーションソフトウェアとハードウェアとの間で効率よく実行するように管理するものをオペレーティングシステムという。基本、オペレーションシステムやアプリケーションなどのソフトウェアは記憶装置に入れられる。\n大まかな手順としては、人間が、キーボードなどの入力装置でコンピュータの記憶装置内のソフトウェアに命令を入力し、ソフトウェアは入力されたプログラムから命令を解釈し、命令に応じて演算処理を進め、処理結果を記憶装置に入力し、さらにそこから液晶ディスプレイなどの映像出力機器に出力し、人間に結果を知らせるのである。",
"part_type": "part",
"localID": 8
},
{
"title": "コンピュータにおける命令とは",
"description":
"コンピュータにおける命令とは、コンピュータに含まれる演算装置が処理する操作の事である。\n命令には、通常、加算・減算・乗算・除算の四則演算、条件分岐命令などからなる、その他にもシフト演算、論理演算なども含まれる。\n演算装置によっては、複雑な演算処理を多数持っている。\nプログラムとは、計画を意味する英語（Program）から付けられたコンピュータ用語である。コンピュータに命令を処理させるための操作者が入力する実行文である。\nプログラムには、それを記述するための形式言語であるプログラミング言語がある。",
"part_type": "part",
"localID": 9
},
{
"title": "プログラムとプログラミング言語",
"description":
"プログラミング言語は、人間がコンピュータに命令を指示するために作られており、コンピュータが曖昧さなく解析できるように設計されている。\n多くの場合構文上の間違いは許されず、人間はプログラミング言語の文法に厳密にしたがった文を入力しなければならない。\nプログラミング言語には、低水準言語と高水準言語が存在する。
ソフトウェアを階層構造と考えた場合に\n上からソフトウェアなどを表すアプリケーション層、ミドルウェア、オペレーションシステム、デバイスドライバなどの中間層、ハードウェアを表す物理層がある。\n上に行くほどに高水準言語であり、下に行くほどに低水準言語である。低水準言語は、機械が直接解釈実行可能な言語であるが、人間には解釈が困難である為、人間でも解釈可能なものに言語化したのが、高水準言語である。\nしかし、ソフトウェアの命令をハードウェアのに実行させるには、高水準言語から低水準言語へ変換しなければならない。この言語変換処理を行なうプログラムを「コンパイラ」と呼ぶ。\n高水準言語を低水準言語に変換する場合はその間に処理が挟まるため処理は変換処理が入るため遅くなる。
低水準言語同士の変換の場合は変換処理は速くなる。\nハードウェアにおけるプログラミング言語は、０と１で表される２進数で書かれた言語である「機械語」があり機械が直接解釈実行可能なプログラミング言語である。\n同じくハードウェアで使われる「機械語」よりも少し人間にも理解しやすく作られた低水準言語を「アセンブリ言語」と呼ぶ。それ以上の言語は、高水準言語である。",
"part_type": "part",
"localID": 10
},
{
"title": "2進法とデータ（ビット）について",
"description":
"デジタルコンピュータは、二進法のデータを用いる。\n二進法とは、1と0だけで数を表現する方法で、十進法の２，３，４，５はそれぞれ10，11，100，101となる。\n二進法による表現は桁(けた)数が大きくなるが計算規則が単純で、\n電子式コンピュータの電子回路などのディジタル回路（ディジタル論理回路）、磁気ディスク等の記憶メディアでは、電圧の高低、磁極の
N/S など、物理現象を二状態のみに縮退して扱うので、それに、真と偽の2つの値のみを使用する二値論理（しばしば、電子的には H と L、論理的には T と F
という記号が使われる）をマッピングする。\nさらにそこで数値を扱うには、それに二進法を関連付けるのが最適である。\n\nデジタルコンピュータでの二進法のデータをビット(bit)という。\n英語のbinary
digitを略してbitという所から来ている。意味は二進数字である。\nテキストも数値も画像もコンピュータの内部ではビット（bit）である。\nビットは、それがいくつか集まった単位でまとまって扱われることも多い。よく使われる単位にバイトがある。バイトは、8ビットである。\nバイトは、容量の小さいものから順に、バイト（Ｂ）、キロバイト（ＫＢ）、メガバイト（ＭＢ）、テラバイト（ＴＢ）などの単位がある。\n例えば、１キロバイト=
1,000バイトであり、１メガバイト＝１０００キロバイト、１テラバイト＝１０００メガバイトである。\n基本は、一つ前の単位の１０００倍が次の単位である。",
"part_type": "part",
"localID": 11
}
],
"localID": 4,
"expanded": true
},
{
"title": "デスクトップ型について",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "デスクトップ型パーソナルコンピューターとその詳細な仕様について",
"description":
"パーソナルコンピューターとは、個人向けの大きさ、価格、仕様を持ち、使用者が直接的に操作できるように造られた\nコンピューターである。
英語で、「personal
computer」と書き、私的なコンピュータ。個人向けパソコンという意味である。\nデスクトップ型パソコンは、その中でも持ち運びを念頭に置いていないパソコンである。\n重量が重く持ち運びには適さず、外部から電力を用いて稼働させる。\n持ち運びに適さない代わりに、パーツの増設が可能である。しかしながら、あまり大きいと場所を取るのでそこも難しい問題である。\n主な仕様としては、演算装置である中央演算装置、主要電子基盤であるマザーボード、主記憶装置であるメモリ、補助記憶装置であるハードディスク。\nキーボード、マウスなどの入力装置。
映像出力する液晶ディスプレイ、パソコン全体に電気を流す為に必要な電源装置と各種ケーブルがある。\n",
"part_type": "part",
"localID": 13
}
],
"localID": 12,
"expanded": true
},
{
"title": "ＣＰＵ（中央演算装置）",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "中央演算装置（ＣＰＵ）についての概要",
"description": "中央演算装置、英語では、Central Processing Unit
と書く。略してCPUである。\nコンピュータの中の「演算装置」の役割を果たす半導体チップである。\nデータは2進数（0と1の数値）で表現される。一度に扱うことのできるデータの単位容量が決まっており、この量と伝送頻度（単位はHz（ヘルツ））\nによってコンピュータの処理性能がほぼ決定される。
\n古くは、CPUは8ビット単位で処理されていたが、32ビット、64ビット単位で処理するCPUも存在する。よりビット数が大きくなるほどに処理が高速化する。\n集積された大規模集積回路として搭載されておりCPUを指してマイクロプロセッサと呼ぶことも多い。\n\nＣＰＵの主な機能は以下である。\nプログラムの制御\n主記憶装置に格納されたプログラムデータを取り出して､プログラム内の命令を解読し､その命令内容にしたがってさまざまな処理を行う。\n演算の制御\n主記憶装置に格納されているデータに対してプログラムで指示されたとおりに、四則演算や論理演算などを行う。\n入出力の制御\n入力装置や補助記憶装置に対して、どのようなデータを格納するのかを指示する。また、演算装置による演算結果を出力装置に送る指示を与える。\n\nパソコンの中での主な動作の働き：\nＣＰＵは、まずメモリ（主記憶装置）に記憶されたプログラムを読み込み、次にプログラムの指示に従って入力装置や記憶装置からデータを受け取り、データをプログラム通りに演算・加工した上でデータをメモリなどの主記憶装置やディスプレイなどの出力装置に送るなどが通常の動作である。\n",
"part_type": "part",
"localID": 15
},
{
"title": "中央演算装置の動作周波数とクロック生成回路と命令数",
"description":
"動作周波数は、1秒間に刻むクロックの数を表し、クロック周波数とも呼ばれている。単位はHz（ヘルツ）で表され、たとえば1秒間に100回のクロックを\n刻む場合は、100
Ｈｚ（ヘルツ）と表現する。CPUをはじめとしたコンピュータの各回路は、一定の時間で刻まれるクロック信号に歩調を合わせながら処理を行っている。\nこのクロック信号は、非常に正確な時間間隔でパルス（非常に短い時間の間だけ変化する電流）を発生する水晶発振器によって生成される。\n基本、この動作周波数が高いほど、高速な処理が行なえる性能の高いＣＰＵとなる。\n\nクロックとは、クロック同期設計のデジタル論理回路が動作する時に複数の回路のタイミングを合わせる（同期を取る）ためにメトロノームのように使用される。\n電圧が高い状態と低い状態を周期的にとる信号である。時計のような役割、タイミングを合わせる役割がある。\n信号という言葉には様々な意味があり、ここでは「情報を運ぶことができるエネルギーの流れ」を意味する。\nCPUをはじめとしたコンピュータの各回路は、一定の時間で刻まれるクロック信号に歩調を合わせながら処理を行っています。このクロック信号は、非常に正確な時間間隔でパルス（非常に短い時間の間だけ変化する電流）を発生する水晶発振器を搭載したクロック生成回路にて生成される。\nPC内の回路では、さまざまな周波数のクロック信号が必要とされるので、回路ごとに水晶発振器を設けるのは現実的ではない。\nそこで可変周波数発生回路によって、１個の水晶発振器からさまざまな周波数を持ったクロック信号を生成させるようにしている。\n\nＣＰＵの周波数には、入力したクロック信号の整数倍の周波数を持つクロック信号を生成する回路を用いている。\nこれは、たとえば、１GHｚで動作するCPUの場合、100MHzのクロック信号を入力したら、それをCPU内の回路で10倍に変換する。\n\nＣＰＵには、1クロックあたりに実行可能な命令数ある。実行命令数÷所要クロック数で計算されます。命令数が大きいほど命令の実行効率が高い。\nこの命令数に、動作周波数をかけたものがＣＰＵの処理性能である。\n",
"part_type": "part",
"localID": 16
},
{
"title": "論理演算と論理記号と算術演算",
"description":
"ＣＰＵでは、論理演算と算術演算を用いて計算する。\n論理演算とは､与えられた命題に対して､ある一定のルールに基づき、その真偽を求める演算のことである。コンピュータは､0と1ですべての処理を行いますが､論理演算の真偽は、1が真、0が偽という形で割り当てられる。\nこうした論理演算を行う回路を論理回路といい、論理回路を構成する基本的な単位をゲート（論理素子）という。論理設計で使用される回路図では､論理回路をミル記号と呼ばれる記号で表現する。\n主な論理演算の種類：\nAND（論理積）\nXとYという2つの値が与えられたとき､そのAND演算の結果は､2つの値のうちどちらも1のとき１になり､それ以外で0となる。\nOR（論理和）\nXとYいう2つの値が与えられたとき､そのOR演算の結果は､2つの値のうちどちらかが１のとき１になり、それ以外では0となる。\nNOT（否定）\nNOT演算は､1つの値に対して1つの値を出す。0のときは1になり､1のとき0となる。\n\n算術演算\n算術演算は2つ以上の値に対して四則演算（加算､減算､乗算､除算）を行うものだが、これらの四則演算は論理演算がベースとなっている。\n半加算：AとBという2つの値が与えられたとき、AとBを加算した値を出す。加算した値は､「0＋0＝0」「0＋1＝1」「1＋0＝1」「1+1＝10」となる。\n全加算：半加算器は､2ビット以上の桁を持つ値の加算には使用できない。これは、下位の桁からの桁上がりに対応できない為である。そこで下位の桁からの\n桁上がりも考慮にされた全加算が生まれた。加算を行うAとBの各桁の値に､下位の桁からの桁上がりが入力として加わる。\n複数桁（複数ビット）の加算回路：全加算と半加算の組み合わせによって実現する。最下位の桁はその下からの桁上がりがないので半加算器\n2番目以降の桁については桁上がりを考慮して全加算器となる。\n\n\n",
"part_type": "part",
"localID": 17
},
{
"title": "複雑命令セットと縮小命令セットのアーキテクチャの設計手法",
"description":
"命令セットアーキテクチャとは、コンピュータのハードウェアに対して命令を伝えるための言葉である。\nその命令手法には、今の所２種類存在する。\n一つ目は、「複雑命令セット」である。\n複雑命令とは１つの命令が一連の複雑な処理を実行する方式。\nいろいろな処理をできるだけ少ない命令回数で済ませることで、パフォーマンスを上げる演算方式である。\n各命令は仕様によって、最も適した命令のフォーマットとサイズに設計される。\nそのために、各命令で実行時間が異なり、1命令ごとに処理能力を追求していますので、命令長は決まった形でなくても良い。\nこの方式は、コンピュータのCPUが命令を実行する際に、対象となるデータのメインメモリ上での所在情報(アドレス、番地)\nを指定する方法「アドレス指定方式」を用いており、高い直交性を持つ。\nＣＰＵ内部で一つの命令をより細かく単純なマイクロ命令(マイクロコード)の列に置き換えてから実行するマイクロプログラム方式が用いられている。\n命令語長や実行時間が命令によってまちまちであるため、パイプライン処理などで並列度を高めにくく、命令が多く複雑なため回路規模も大きくなりがち\n(開発期間・コストの増大を招く)だが、一つの命令で複合的な処理や複雑な処理が可能なため、同じ処理内容ならば機械語のプログラムは短くて済む。\nコンパイラなどで最適化を行わなくても高速なコードを生成できる。\n1つの命令は複数のクロックで処理される。数サイクルかかっても、複雑な処理の結果が1度に出れば、結果的に効率の良い処理になる。\n二つ目は、「縮小命令セット」である。\n縮小命令は１つの命令が簡単な処理しか行わない命令であり、簡単な命令の分、1つ1つの命令は高速に実行する事ができる。\n複雑な命令を実行すると、命令の実行時間は短時間というわけにはいかない。また、ＣＰＵの内部の論理回路も複雑になる。\nそれだったら、逆に、「命令は簡単だが、高速で複数の命令を組み合わせて実行させたら、複雑命令セットよりも効率の良い演算ができるのではないだろうか？」\nという概念で考え出されたのが「縮小命令セット」である。\n命令の長さを固定にして、パイプラインという概念を採用したものである。\nパイプライン処理は、命令の実行段階を複数の段階に分けて、次の命令を先読みして並列化して高速化する処理である。\n見かけ上、1クロック1命令実行を実現することができる。\n「アドレス指定方式」も削減されている。\n1命令の高速処理、すなわち1命令1サイクルを実現するためにパイプライン処理を採用しているので、命令サイズは固定になる。\n\n結果、複雑処理命令セットに縮小命令セットの概念が追加された事により、その両者の差は薄れつつある。",
"part_type": "part",
"localID": 18
},
{
"title": "機械語命令",
"description":
"CPUが直接理解できる命令は機械語命令といいます。機械語は低水準言語である。\n通常、プログラムは､高水準言語と呼ばれる人間が理解しやすいプログラム言語で記述されるが､CPUは直接理解することができない。\nそこで、プログラム言語で記述された内容を機械語に翻訳してから、CPUに送信する。\n\n機械語命令の主な種類は以下である。\n論理演算命令…論理演算（論理積､論理和､否定、排他的論理和など）を行うための命令。\n\n算術演算命令…四則計算（加算､減算､乗算､除算）を行うための命令。\n\nシフト演算命令…レジスタ（CPUが命令を実行するときに一時的にデータを格納する高速で小容量の記憶装置）の内容を指定したビット数だけ桁移動させるための命令。\n\n分岐命令…指定された番地にジャンプするための命令。本来進むべき番地と外れるような番地へ進行方向を移す場合に用いられる。\n\n比較命令…値の代償比較を行うための命令。主記憶装置上のデータとレジスタの値、主記憶装置上の2つのデータ同士を比較するために用いられる。\n\nデータ転送命令…主記憶装置とレジスタ間､また２つのレジスタ間でデータ転送を行うための命令。\n特に､主記憶装置からレジスタにデータを転送する命令をロード命令、レジスタから主記憶装置にデータを転送する命令をストア命令という。\n\n入出力命令…主記憶装置と補助記憶装置の間､または主記憶装置と入出力装置の間でデータ転送を行うための命令。\n",
"part_type": "part",
"localID": 19
},
{
"title": "バスインターフェース",
"description":
"CPUとその他の装置でやり取りされるデータを制御する回路である。\nCPUと外部回路（通常はチップセット）を結ぶデータバスを「CPUバス」や「システムバス」という。\nバスインターフェースでメインメモリから読み込まれた命令は、一度キャッシュメモリに貯えられる。",
"part_type": "part",
"localID": 20
},
{
"title": "ＣＰＵのキャッシュメモリ",
"description":
"CPUは命令を実行する際、メインメモリから必要なデータを読み出し、命令実行後に演算結果をメインメモリに書き戻す。\nこのデータのやり取りは、本来ならばスムーズに行われべきものだが、ＣＰＵが高速化した際に、\nメインメモリの処理速度がCPUに追いつかなくなってしまう。メインメモリの遅延の問題が発生する。\nこの為、CPUとメインメモリの間にメモリよりも高速なキャッシュメモリを設ける事で、両者の速度差を緩衝している。\nャッシュメモリには電力が切れると記憶された内容が消える揮発性メモリである超高速の記憶素子を使用している。\nCPUとメインメモリの速度差が極めて大きいことから高速なキャッシュメモリ（1次キャッシュ）を設けたとしても、\nこのキャッシュメモリとメインメモリの速度差は依然として縮まらない。\nそこで、キャッシュメモリとメインメモリの間にさらに低速のキャッシュメモリ（2次キャッシュ）を設けることで、キャッシュメモリと\nメインメモリの速度差を緩衝し、全体としてのバランスをとっている。",
"part_type": "part",
"localID": 21
},
{
"title": "ＣＰＵのデコーダーと制御ユニット",
"description":
"CPUには、デコーダーと呼ばれる命令の内容を解読する回路と解読された命令を制御する回路がある。\nバスインターフェースからメモリなどやチップセットから来た情報が\n足し算なのか、かけ算なのか、割り算なのか、あるいはデータ転送なのか、といった具体的な情報に解読する。\nこの作業をデコードと呼び、解読された命令が「制御情報」となる。\nこの制御情報は、演算ユニットをどのように動作させて演算させるかをコントロールする為の情報であり\n制御回路で判断される。演算の対象となるデータは、メモリーから外部バスインタフェースを通して演算ユニット内のレジスタに読み込まれる。",
"part_type": "part",
"localID": 22
},
{
"title": "演算ユニットのレジスタ",
"description": "CPUは レジスタ (register, processor register)
と呼ばれる小規模な記憶装置を持っている。1つ1つのレジスタは 8ビット, 16ビット, 32ビット，最近では 64ビット
といった数値を記憶することができる。CPUは数個から多くとも数十個程度のレジスターを持っている。\n\nレジスターはメモリと比べて記憶容量が小さいが、その代わりとても高速に読み書きすることができ、レジスターに記憶されている値を使って四則演算や論理演算などもできる。CPU
が行う処理は，メモリからレジスタに値を読み込んで( ロード :load)，何らかの演算をし，レジスタに格納されている結果をメモリーに書き込む(
ストア:
store)。基本的には，この繰り返しである。\nレジスタは漠然とした記憶媒体というよりは「演算の対象や演算結果」を記憶するために使用される。一般的にレジスタが大きいと一度に扱える情報は増える。16bitが一度に処理できる情報は2の16乗すなわち65536であり、これが64bitともなると2の64乗つまり18446744073709551616という途方もない数字になる。\nこのようにレジスタのbit数が大きいとそれだけ処理速度が高いと言えるが、この高性能なレジスタを開発するには、かなりの開発費が必要である。\nこのレジスタの幅を持って、６４bitCPUなどと呼んだりする。\n\n",
"part_type": "part",
"localID": 23
},
{
"title": "ＣＰＵのスケジューラー",
"description":
"CPUには、スケジューラーという回路が搭載されている。スケジュールとは、日程、予定などの意味を指す英語である。\n主な用途としては、演算回路に渡す命令の順序を決める回路の事である。\nスケジューラーは、算術論理ユニットやアドレス生成回路用の整数演算命令用スケジューラーと、浮動小数点演算を行なう用のスケジューラーがある。",
"part_type": "part",
"localID": 24
},
{
"title": "演算ユニットの算術論理演算計算ユニット、アドレス生成ユニット",
"description": "算術論理演算計算ユニットでは、\n四則演算や論理演算などを行う演算回路である。
\nコンピュータでは、コンピュータの利用目的としての計算以外にも、アドレスの計算などの目的で加算が\n多用されるため、高速な加算器が重要であり、桁上げ先読み加算器が使われる。\nアドレス生成回路では、\nデータをアクセスする際のメインメモリの番地を生成する回路である。\n\n",
"part_type": "part",
"localID": 25
},
{
"title": "浮動小数点演算ユニット",
"description":
"コンピュータの主に、グラフィックス処理や科学技術計算などでよく用いられる浮動小数点の演算を高速に処理する演算回路である。\n浮動小数点は「数字を仮数、基数、指数の要素で表現すること」で、あるいは「仮数部と指数部のみを記憶しておくやり方」である。\n例：123.45という数字を、１．２３４５×１０の２乗の様に計算することである。\nX
× Y ^ Z（XかけるYのZ乗）\n形式で表現するやり方が「浮動小数点」であり、この場合、Xが仮数、Yが基数、Zが指数になります。",
"part_type": "part",
"localID": 26
}
],
"localID": 14,
"expanded": true
},
{
"title": "メモリ（主記憶装置）",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "主記憶装置の概要と主な役割",
"description":
"メモリとは、英語でmemory、記憶の事を意味するからきている名前である。\nメモリとは、ある一定期間のデータを記憶する為の部品、装置、電子媒体の総称である。\nそれらの内、デジタル・コンピュータ内で使われるメモリは、主記憶装置の事を意味する。\nその他に、ハードディスクドライブのような電源を切ってもデータが消えない記憶媒体の事をストレージドライブと分けることがある。\n\n主記憶装置は、中央演算装置であるＣＰＵと直接データのやり取りを行なう部品である。\nハードディスクドライブがデータの長期保存に向いているのに対して、メモリは、揮発性の半導体であり、コンピュータの\n電源を切るとその中に入っているデータは失われる。\nハードディスクドライブは、補助記憶装置として長期保存に向いているが、データの読み書き速度が遅い。\nメモリは長期保存に向いていないが、読み書きの速度が速い。処理速度の速いCPUが速度の遅いハードディスクドライブ\nを読み込むと、コンピュータの処理速度が遅いCPUに合わせられる事になり、効率が悪く、処理速度も全体的に遅くなる。\nその為、CPUと速度の近い主記憶装置としてCPUとデータのやり取りを直接行う役割を持つ。この事からメモリは、作業机として例えられる。\nメモリが多ければその分、ソフトウェアを多く速く起動する事ができるのである。\nオペレーションシステムもソフトウェア故にメモリ容量を使う。\nメモリの容量を増やすには、単純に何枚かメモリをマザーボードに増設すればよいが\nマザーボードに何枚もメモリを増設する為には、マザーボードの仕様から変更せねばならず、それには技術開発と資金が必要である。",
"part_type": "part",
"localID": 28
},
{
"title": "メモリの種類と概要",
"description":
"メモリと呼ばれる装置は、パーソナルコンピューターに主に使われる半導体集積回路が用いられたデータを電気的に記憶する装置の名前である。\nメモリには大きく分けて２種類存在する。\nRAM（Random
Access Memory)\nデータの読み出しと書き込みができるメモリ\nROM（Read Only
Memory)\nデータの読み出ししかできないメモリ\n又、データの記憶に電源を必要とするメモリ、しないメモリも存在する。\n一般的に
ROMというと読み出しのみなのだが、書き換えが可能なROMもあり\n専用の書き換え機を用いて書き換える。\n書き換え可能なROMで
現在最もよく使われているのが、フラッシュメモリーであり、これは\n電気的に書き込み、専用の書き込み器が必要なのである。\n揮発性メモリ\nデータの記憶に電源を必要とするメモリであり、主にRAMがそうである。\n不揮発性メモリ\nデータの記憶に電源を必要としないメモリであり、主にＲＯＭなどがそうである。\nこの内、コンピュータの主記憶媒体で使われるメモリは、\nRAMであり、揮発性メモリである。\n",
"part_type": "part",
"localID": 29
},
{
"title": "ダイナミックRAM",
"description": "Dynamic Random Access
Memoryという名前の英語のメモリである。\n略してDRAMと呼ばれる。Dynamicとは、動的という意味である。\n電源の供給がないとデータが消失する揮発性メモリであり、集積回路のチップの中の素子に小さなコンデンサ（寄生容量）が付随することを\n利用した記憶素子であるため、常にリフレッシュと呼ばれる記憶保持動作を必要とする。\nスタスティックRAMに比べて、記憶保持動作を必要とする点から常に電力を消費することが欠点だが、安価に製造できる点がある。\n\n\n",
"part_type": "part",
"localID": 30
},
{
"title": "スタティックRAM",
"description": "Staticは、英語で、静的なという意味である。\nダイナミックRAM (DRAM)
とは異なり、定期的なリフレッシュ（回復動作）が不要である。\n内部構造的に、レジスタと同じように順序回路という「静的な回路方式により、情報記憶する」であることからつけられたメモリである。\n基本的に電力の供給がなくなると記憶内容が失われる揮発性メモリであり、但し原理上、アクセス動作が無ければ極く僅かな電力のみで記憶を保持できる。\nDRAMと比べて記憶容量あたりの単価が高いため、高速な情報の出し入れが可能な点を生かしたキャッシュメモリでの使用や、低消費電力を生かした携帯型機器での使用など、比較的データ量の少ない用途によく用いられる。また、低消費電力の例として、スタティックRAMに小さな電池を内蔵あるいは外部に配置することで、主電源が供給されない間も記憶情報を保持する仕組みの不揮発メモリとしても使われる。主にマザーボードの基盤に用いられるシステムとして使われることがある。",
"part_type": "part",
"localID": 31
},
{
"title": "メモリモジュールについて",
"description":
"メモリモジュールとは、複数の半導体メモリチップを基板に装着して配線し、コンピュータに接続するための接続端子を設けたもの。\n以前は、メインメモリはマザーボード上に直接実装されていたが、利用者の要求に応じて容量を変えて出荷したり、後から大容量のメモリを入手して追加・交換する必要性が高まったため、本体から分離されてメモリモジュールの形で製造される事がある。\nただ、メモリに直接実装している場合、何回もメモリの付けはずしを行なっていたり、経年劣化によりマザーボードのメモリソケットが弱くなった場合などで\nメモリモジュールが外れるとパソコン自体が起動しないなどの不具合がある。",
"part_type": "part",
"localID": 32
},
{
"title": "メモリ（主記憶装置）のバンクについて",
"description":
"コンピュータが内蔵するメモリはある程度の容量ごとにまとめて管理され、アクセス要求が発生すると対象となる領域を選択し、その領域に対してだけアクセスを行う。この事で効率を上げる。この管理単位をメモリバンク、あるいは単にバンクと呼ぶ。\n",
"part_type": "part",
"localID": 33
},
{
"title": "メモリインターリーブ",
"description":
"メモリインターリーブは、メモリのデータ転送を行なう高速化技術である。\nメモリの読み書きにはいくつかの段階があり、CPUがアクセス要求を行ってから実際にデータが送られてくる(あるいは書き込みが完了する)までには、「レイテンシ」と呼ばれる待ち時間が発生し、時間差が生じる。メモリへのアクセスは時間がかかるため、コンピュータの処理速度はこの「待ち時間」に足を引っ張られる形で、遅くなる。\nCPUとの速度差は、埋めにくくなる。メモリへのアクセス要求は短期的には局所性が極めて強く、連続した領域に順番に読み書きを行うことが多くなる。この特徴を利用して、複数のメモリバンクに跨る形で連続したアドレスを交互に振っておき、あるデータにアクセスする遅延時間の最中に次のアドレスへアクセス要求を発行して時間を有効利用するのがメモリインターリーブである。バンクの数を増やせばその分高速にアクセスできるようになり、2つのバンクを用意すれば2倍、4つで4倍の高速化を図ることができる。ただし、実際にはコントローラのオーバーヘッドや、不連続なアドレスへのアクセスがあるため、バンクの数だけ性能が向上するわけではない。\nバンクを増やすことで電力が増えてしまう面がある。",
"part_type": "part",
"localID": 34
},
{
"title": "メモリの増設限界",
"description":
"メモリには容量限界がある。メモリーには、どの場所にデータを格納するかを管理するために、1バイト単位で「番地」が割り振られている。\nこの番地の総数は、32ビット版では42億9496万7296。このため、利用できる容量は最大42億9496万7296バイト＝約4GB（ギガバイト）となる。\n二進数は、０と１の二通りしかなく、各桁も２通りしかない。３２桁の場合は、２の３２乗となる。\nCPUが３２bitに対応する場合、オペレーションシステムも３２bit以上でなければならず、メモリの容量も３２bit以上のOSでの容量限界である４GBに限定される。\n方やCPUが６４bit対応ならば、オペレーションシステムが３２bitでも問題ないし、６４bitでも問題ないが、メモリは３２bitの制限である４GBに合わせられる。\n６４bitメモリの容量限界は、最大約172億GBであるが、多すぎる為、家庭向けでは１６GB制限にとどめられている。\nメモリを増設制限する事でその分生産費用を安くする事もできる。\n",
"part_type": "part",
"localID": 35
}
],
"localID": 27,
"expanded": true
},
{
"title": "マザーボード（主要電子基盤）",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "マザーボードの概要",
"description":
"マザーボードは、デジタルコンピュータで使用される電子装置をする構成するための主要な電子回路基板。\n中央演算装置であるCPU装着するCPUソケット、主記憶装置であるメモリを装着するメモリソケットを持つ。\nまた補助記憶装置であるハードディスクドライブ、データの入出力装置である光学ドライブのデータ転送用ケーブルを差し込むコネクタを有する。\nマザーボードやマザーボードに装着されるCPUやメモリやグラフィックボードやインターフェースに電力を供給する電源装置のコネクタも有する。\nマザーボードは、これらの装着された装置を管理するプログラムをインストールされた-ROMとチップセットと呼ばれる大規模集積回路を搭載し、これらを制御している。\nまた、マザーボードや制御の際に異常を検知するとピープ音と呼ばれる音を発し使用者に異常を伝える小型スピーカー、電源を供給していない間も\n管理プログラムの設定、時計のデータを保持するバッテリーを搭載する。\nマザーボードは、パソコンには無くてはならない部品なのである。\n\n",
"part_type": "part",
"localID": 37
},
{
"title": "CPUソケット",
"description":
"CPUをマザーボードに装着する装着部。\nCPUの規格によって差込口が異なる。規格に合うCPUを装着しなければ装着できない。\nCPUは、パソコンの中で重要な部品である為、装着しても容易に外れないように固定できる蓋がつけられている。\nまたCPUは、精密機械である為、装着には十分な注意が必要である。\n複数のピンを持つCPUソケットは、装着の際にそのピンが曲がってしまい、所謂ピン折れという状態になってしまい、それでマザーボードが\n無駄にCPUが取り付けられず故障の原因となる。装着にはある程度の器用さと知識を用し、手順を守ればあまり失敗する事はないの\nだが、慣れた者でも甘く見ると失敗する。",
"part_type": "part",
"localID": 38
},
{
"title": "メモリソケット",
"description":
"メモリスロットともいう。\n主記憶装置であるメモリ、複数のRAMを搭載したメモリモジュールをマザーボードに装着する装着口である。\nメモリは、細長い長方形の基盤であり、パソコン本体の大きさにもよるが\nデスクトップパソコンでは４枚、ノートパソコンでは、２枚もしくは１枚が基盤に平付けになっており\nもう一枚だけ増設可能だとする事がある。又、接触不良や振動などによるズレを防ぐため、スロットの両端には固定レバーなどが備えられている。\nRAMの規格によってモジュールとスロットの形状は決まっており、誤接続を防ぐため異なる規格の端子同士は物理的に差し込めないような形状になっている。\n一つの端子がモジュールの両面に渡って実装されている(表も裏も同じ端子)タイプのモジュールをSIMMと呼び、同じ箇所の表側と裏側にそれぞれ別の端子が実装されているタイプをDIMMと呼ぶ。記憶容量の増大と端子数の増加によりDIMMタイプが主流である。\n",
"part_type": "part",
"localID": 39
},
{
"title": "グラフィックチップ",
"description":
"グラフィックチップと呼ばれるパーソナルコンピュータなどの映像を信号として出力または入力する機能を、単独チップとしたものがマザーボードに搭載されている。\nグラフィックボードは、CPUだけでは２Dや３Dの高画質映像の描画をするのに処理能力が足りない場合に、映像面を主に計算処理するチップである。\nこのチップによりパソコンの映像処理を高速化させる。ただし、より多くの処理をする関係上どうしても消費電力が増える。\n映像の解像度が高くなければ映像の処理も少ないので、消費電力は減る。\n",
"part_type": "part",
"localID": 40
},
{
"title": "チップセット",
"description":
"ある機能を実現するのに、複数の集積回路を組み合わせて機能を実現する構成の場合、それら一連の関連のある複数の集積回路のことをチップセットと呼ぶ。\n別名ブリッジと呼ばれる。\n旧来は単機能の集積回路を複数組み合わせて実現されていた機能を、現在では、1個ないし少数の大規模集積回路に集積したものを指して、チップセットと呼ぶことが多い。\nパーソナルコンピューターでは、チップセットは、CPUで処理したデータを各機器に送ったり、各機器の管理を行なったり、CPUやメモリとの橋渡し的な役割を持っている。\nチップセットによって、パソコンの性能が左右されることもある。
実際に情報処理特化はCPUではあるが、特殊な場合を除き、コンピュータは\nチップセットを中心として行なわれる。\nコンピュータシステムを都市にたとえるなら、チップセットの持つ高度なインタフェース機能は、都市における交通結節点に相当し、ある意味では、情報処理に特化しているCPUよりも、システムにおいて主要であると言える。\n\n\n\n",
"part_type": "part",
"localID": 41
},
{
"title": "ノーズブリッジ",
"description":
"ノーズとは、英語でNorth、北という部分に当たる。マザーボードの上部分、CPUに近い周辺のチップを\nノーズブリッジと呼ぶ。主にCPUに近い装置、高速な処理を必要とする装置へのデータ交換の橋渡しを行なう\nチップセットである。
繋がる装置は、主記憶であるメモリと、高速な描画処理を行なうグラフィックインターフェース、又は基盤に内蔵されたグラフィックチップである。\nあくまで高速な処理を行なう部品を担当する。",
"part_type": "part",
"localID": 42
},
{
"title": "サウスブリッジ",
"description":
"サウスとは、Southと書く英語であり、CPUから離れた所にあるチップセットである。\n主にCPU近辺の高速な処理とは違い、キーボードやマウスや光学ドライブやハードディスクドライブやローカルネットワーク接続端子\nや外部インターフェースを担当するチップセットである。サウスブリッジとノーズブリッジは分断されてはおらず、２チップ構成のチップセットであり\nこの二つのチップセットは基盤上で繋がっており、データのやり取りを行なっている。\n",
"part_type": "part",
"localID": 43
},
{
"title": "マザーボードを構成する主な電子パーツ",
"description":
"主にマザーボードには以下の電子部品が用いられる事が多い。\n１：抵抗器\n一定の電気抵抗値を得る目的で使用される電子部品であるチップ抵抗器が用いられる。\nチップ抵抗器は、非常に小さいので基板上に多くの部品を取り付ける場合に利用される。\n２：コンデンサ\nマザーボードに使用されるコンデンサはセラミックコンデンサや電解コンデンサが主に使われている。\n役割としては、電気エネルギー（電荷）を蓄えたり放出したりする部品である。\nセラミックコンデンサは、セラミックコンデンサは誘電率が極めて高い特殊なセラミック材料が用いられている。\n電解コンデンサはアルミニウムなどの金属と電解質が使用されており、大きな静電容量を得ることができるのが特徴である。\n３：コイル\nコイルとは針金などを渦巻状に巻いたものをコイルと呼ぶ。これらは、電気を流すと電磁石になる、これは、電気エネルギーを磁気エネルギーに変化させているのである。\nこのような働きが一般的であるがその他にも必要な信号と不必要な信号を分けるフィルターの役割や、電源回路においては電圧を安定させる平滑の働き、高周波回路に\nおいて回路間のインピーダンス整合
(マッチング)を行うなどの働きがある。\n４：電解効果トランジスタ\nトランジスタは、増幅、またはスイッチ動作をさせる半導体素子で、近代の電子工学における主力素子である。
transfer（伝達）とresistor（抵抗）から取られた名前がつけられている。
電界効果トランジスタとは、電圧入力によって発生させた電界により電流を制御するトランジスタのことである。\nアナログ回路においては電流増幅として、またデジタル回路においてはスイッチングとして用いられている。\n電界効果トランジスタには、ソースとドレインのほかにゲートと呼ばれる電極が設けられている。ゲートに電圧をかけると電界が生じ、ソースとドレインの間を流れる電子（あるいは正孔）の流れを任意にせき止めて電流を制御することができる。\n電界効果トランジスタは、単なるトランジスタに比べて小型化が容易であるため、集積回路などを構成する素子としてよく用いられている。\n",
"part_type": "part",
"localID": 44
},
{
"title": "BIOSと電池",
"description":
"パーソナルコンピュータに接続された周辺機器を制御するためのマザーボードに予めインストールされているソフトウェア。\nオペレーションシステム（OS）やアプリケーションに対し、周辺機器へのデータの入出力の手段を提供している。\n通常、BIOSはマザーボードのフラッシュメモリーに書き込まれているものを指す。パソコンの電源を入れると、まずBIOSが読み込まれる。\nこのBIOSは周辺機器などの設定情報を保存しているが、パソコンの時計などや初期に設定されている以外の設定を保存しておく為に\n電池を必要とする。この電池は、長期間使用できる酸化銀電池を用いている。",
"part_type": "part",
"localID": 45
},
{
"title": "各種インターフェースと電源端子と電源スイッチ",
"description":
"マザーボードには、様々な装置へのデータ転送を行なう差込口（インターフェイス）を有する。\nハードディスクドライブ、光学ドライブやローカルネットワークに接続する端子、マウス、キーボードの接続端子を備える。\n又、マザーボードに電力を供給する電源ユニットとの接続する電源端子を備えている。\nＣＰＵの電源補助する電源端子も設けられている。\n又、電源スイッチ、リセット（再起動）スイッチもも当然の事ながら備え付けられている。\n電源スイッチ、リセットスイッチは、端子となっており、通常これらに外部ケーブルから電源スイッチ器につながり、それを作動させることで電源が入る仕組みである。",
"part_type": "part",
"localID": 46
}
],
"localID": 36,
"expanded": true
},
{
"title": "ハードディスクドライブ（補助記憶装置）",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "ハードディスクドライブについての概要",
"description":
"ハードディスクドライブとは、パーソナルコンピューターの補助記憶装置である。\nアルミニウムやガラスなどの硬質で磁気性を持つ円盤のディスクにデータの読み書きを行う事から\n英語の硬質なの意味のハードが名前に用いられている。また、磁気ディスクとも呼ばれている。\n磁気性を帯びた円盤、ディスクを一枚ないしは数枚内蔵し、それをモーターで高速回転させ\n磁気性を与えたり、読み取ったりする磁気ヘッドを搭載するアームをモーターで動かし円盤上で動かす事で\nデータの読み書きを行う。ちょうど音楽のレコードプレーヤーに似ている。\nハードディスクドライブにはこれらのアームや円盤の回転やモーターやデータの制御を行うプリント基盤が搭載されている。
このプリント基盤には、キャッシュメモリやパーソナルコンピューターとの接続口となるインタフェースが付けられている。",
"part_type": "part",
"localID": 48
},
{
"title": "HDDの弱点",
"description":
"硬質の磁気性を帯びたアルミニウム性の円盤に磁気ヘッドを用いて\nデータの読み書きを行う関係、外部からの衝撃や埃などの塵の侵入に弱く\nこれにより磁気ヘッドの破損、磁気ディスクの破損などが発生しデータの取り出しが困難になったり\n致命的なダメージを受ける事がある。その為、外部からの塵の侵入を防ぐ為や熱に強い硬質の鉄で蓋がされ\n密閉型になっている。\nまた、モーターや磁気性を円盤がアルミニウムである関係上、熱に弱く、円盤を高速回転させる事で\nデータの読み書きを高速化させる事から高速回転により、熱が発生し、部品が経年劣化を起こす。\nその為、5年、6年で故障が起きる時期とされ、交換の時期である。\nまた、円盤が多いとその分高速回転している物体が増える事からハードディスクドライブの内部の熱量が\n上がり、その事によりデータのエラーや劣化による故障の原因となる。",
"part_type": "part",
"localID": 49
},
{
"title": "磁気性円盤",
"description":
"ハードディスクドライブに内蔵される磁気データを保存する円盤の事。材質はアルミニウム、ガラス、セラミックなど非磁性でありそこに磁性体塗布する。データは、この円盤の片面ないしは、両面に保存され、磁気ヘッドがデータのある場所に移動しデータの読み書きを行う。\n一枚の円盤に書き込めるデータ容量には制限があり、円盤に書き込める密度を上げる必要があり、その為には技術開発と研究と資金を要する。複数枚数の円盤を用いてデータ容量を増やせるが、円盤の高速回転による高熱化による劣化やデータエラーが多発しやすい。又サイズも大きくなり取り回しづらい。\nその為、円盤一枚のハードディスクの方が信頼性が高いと言われている。\n",
"part_type": "part",
"localID": 50
},
{
"title": "磁気ヘッド",
"description":
"ハードディスクに内蔵される磁気性円盤にパーソナルコンピュータからの命令に従い円盤の表面のデータのある箇所に移動し、データの読み書きを行う駆動部品。モーター駆動し、ハードディスクに取り付けられる基盤でこれを制御している。パーソナルコンピュータ側で振動を検知するとヘッドを退避させる。\nこれらの磁気ヘッドは、スイングアームに取れつけられており、磁気ディスクの枚数や、片面、両面によって数が異なるものである。",
"part_type": "part",
"localID": 51
},
{
"title": "モーター",
"description":
"ハードディスクドライブには、磁気ディスクを回す\nスピンドルモーターと、スイングアームを回すシークモーターの２つが装着されている。
これらのモーターは、制御基盤で制御される。スピンドルモーターは、逆起電力を検出し回転数を制御される。
4200、5400、7200、15000などの回転数がある。\n一般に回転数が高いとそれだけデータの読み書きが速いと\n言われているが、その分、熱が発生しやすくなり、経年劣化や故障の原因となる。
回転数を抑えめにした物はノートパソコンに搭載される。\nシークモーターの回転によりスイングアームは動作し、一秒間に100回ほどの稼働が可能である。",
"part_type": "part",
"localID": 52
},
{
"title": "流体軸受け",
"description":
"回転する磁気ディスクの円盤の軸を受ける軸受の事。\n軸受がオイルで満たされており、回転しない時は\n軸受と軸は接触しているが、回転する事により動圧が加わり、軸と軸受が非接触状態となる。
その為、静音で軸受が摩耗していく事がない為、長期間の稼働に向いている。\n逆さまにしてもオイルが漏れないようにシールがされている。オイルには撥油膜が貼られておりオイルが出ないようになっているが、強力な衝撃を与えるとオイルが飛散してしまう。
回転が停止している状態、又は低回転の際には大きな起動トルクを必要とし、その為消費電力高くなる。",
"part_type": "part",
"localID": 53
},
{
"title": "制御基盤",
"description":
"パーソナルコンピューターとハードディスクドライブを繋ぐデータ転送用の差込口と電力ケーブル差込口を搭載する制御基盤である。ハードディスクドライブの消費電力は20W程度だが、回転数が上がると電力が10ワットほど上がる。この基盤により、ハードディスクドライブの\nモーターやスイングアームの制御やデータの読み出し書き出しや電力関係の制御を行う。この基盤にはキャッシュメモリが付けられており、オペレーションションシステムでよく使われる基本的なシステムデータがキャッシュメモリを通るようになっている。\nキャッシュメモリが多い方がよりデータを高速で転送できるが、キャッシュメモリを増やす場合、部品が増えスペースも増える為、ハードディスクドライブが大型化し、持ち運びなどの運搬性、整備性が損なわれる点がある。",
"part_type": "part",
"localID": 54
},
{
"title": "HDDのフレームと防塵性",
"description":
"ハードディスクドライブ自体は、磁気ディスクに円盤とヘッドに塵などが付着するとデータエラーが発生したり\nする。その為、密封された形になっている。\n材質は、アルミを特殊な金型鋳造方式で作ったフレームである。フレームはネジでしっかり止められ、簡単に外れないようになっている。\nフレームには、６つほどのネジ穴があり、太いインチネジが入るようになっている。これは、デスクトップパソコン内部に\nハードディスクドライブを固定する為のネジ穴である。
ネジ穴にはネジと一緒に振動防止用のワッシャーがつけられる事が多い。",
"part_type": "part",
"localID": 55
}
],
"localID": 47,
"expanded": true
},
{
"title": "ＰＣ電源ユニット",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "ＰＣ電源ユニットとその概要",
"description":
"パーソナルコンピュータの各種装置のそれぞれに電力を供給する装置である。\n見た目は、鋼鉄製の高さ１５０ミリ、横幅９０ミリ、奥行き１５０ミリの四角の箱に、内部に電源回路を持っている。\n外部の電源より電源ケーブルを用いて、交流電力を電源回路に入力し、電源回路にて直流の出力電力を生成する。\n電源回路内では、スイッチングトランジスタなどを用い、交流電源を直流電源に変換するので、こういった電源回路をスイッチング電源と呼ぶ。\nＰＣ電源ユニットは、パーソナルコンピュータの各種装置に合う電力を供給するように制御される。\n又、各種パーツ、装置ごとに電圧が異なるので電圧の制御もここで行なっているのである。\n最終的に生成された出力電力は、各種装置の電源端子に給電ケーブルを通じて供給される。\nこの事から、電源ユニットからは、装置へ繋がるコードが伸びており、さらにそのコードの先に各種装置毎の専用の端子を有している。\n主に端子は、CPU、マザーボード、ハードディスクドライブ、光学ドライブを繋ぐ。\n入力電力に応じた出力電力を生成する。電源がなければ、パソコンは当然動かない。パソコンを構成するのになくてはならない部品である。",
"part_type": "part",
"localID": 57
},
{
"title": "入力電力回路と出力電力",
"description":
"入力電力から必要とされる出力電力を生成する電力回路である。電力変換回路とも呼ばれる。\nこの内、交流電力を入力してくるわけだが、交流は電圧が波打ち、周期的に変化しています。その入力されてきた交流電源を抑制する保護回路\nが設けられている。ここには、ノイズを低減するフィルタが付いている。ここを通って、入力電力は、整流回路へ向かう。\nパソコンの装置へ電力を供給する出力電力は、最終的に、第二次平滑回路を通って、各ケーブル伝い、それぞれの機器に供給される。\n\n",
"part_type": "part",
"localID": 58
},
{
"title": "一次、二次整流回路",
"description":
"整流作用を持つ電子素子であるダイオードの性質を使って「交流を直流」に変換する。これを整流といい、この回路の事を整流回路と呼ぶ。\n整流回路を通ることで一方向に流れる電流となる。この段階では、まだ直流とは言えない。その後、電流は、ＰＦＣ回路に送られる。\n電力の入力側と出力側で一次と二次に分かれる。",
"part_type": "part",
"localID": 59,
"expanded": true
},
{
"title": "ＰＦＣ回路",
"description": "PFC（Power Factor
Correction）回路と呼ばれる回路では、力率を改善する。力率とは交流を直流に変換するための効率である。\nこのＰＦＣ回路は、電子機器における高調波電流を抑える為に設けられている。\nスイッチング電源への入力周波数は通常、５０ヘルツ、６０ヘルツである。しかし、スイッチング電源の回路構成上、何の工夫もしないと、そのの2倍、3倍、4倍、5倍、6倍という高調波電流成分が発生し、電力の送配電設備を損傷させるなどの問題が発生する。この問題を抑える為に設けられている回路である。",
"part_type": "part",
"localID": 60,
"expanded": true
},
{
"title": "一次平滑回路と二次平滑回路",
"description":
"平滑回路は脈流を安定させる回路で、山のような波形である脈流を「直流のまっすぐに近い形」にしていく。これを平滑化と呼ぶ。\nなお、コンデンサは電源出力に応じた容量が必要となる。そのためひときわ大きいコンデンサが必要である。\n主にアルミ電解コンデンサが搭載している。電力の入力側と出力側で一次と二次に分かれる。",
"part_type": "part",
"localID": 61
},
{
"title": "スイッチング回路とその制御",
"description":
"平滑回路で直流となった電力を信号が脈打つパルス状の電力に変換する。ON/OFFの繰り返しをスイッチングと呼び、それを行なう事で波状の高周波に変換する。\nこの回路をスイッチング回路と呼ぶ。スイッチングには電界効果トランジスタを使うのが一般的である。電界効果トランジスタは発熱が大きいので、アルミ、鉄、銅などの\nヒートシンクが貼り付けられている。回路は基本、発熱に弱い性質がある。\nスイッチング回路には、パルス幅を変調させるための制御基盤が搭載されている。",
"part_type": "part",
"localID": 62
},
{
"title": "ＰＣ電源の変圧器",
"description":
"入力電圧を異なる電圧に変換するのが変圧器である。各PCパーツが必要とする電圧に近い電力を出力する。\n変圧器から出るのはパルス状電力なので、再び直流にするために整流回路と平滑回路を通す必要がある。\nそのため「2次側・整流回路、2次側・平滑回路」が用意されている。これまでの1次側が入力部であったのに対し、2次側では出力部と成る。\n",
"part_type": "part",
"localID": 63
},
{
"title": "モニタ回路",
"description":
"故障による発火などのトラブルを防止するための監視回路である。\n電源の電流、電圧の加圧により、部品の焼失による発火を防ぐ為の安全装置である。\nこの回路にて、電圧、電流、電力を監視し、発火の危険性がある異常電力の発生などがある場合、抑制する制御基盤である。",
"part_type": "part",
"localID": 64
},
{
"title": "ＰＣ電源の総電力数",
"description":
"ＰＣ電源ユニットには総電力数が設定されている。\nこの電力が大きいほど、多く電力を入力し、出力できる。しかし、パソコン内部の電力の合計をＰＣ電源ユニットの生成する電力の合計を上回る場合、電力が足りず\n装置の稼動が不安定なものとなる。例えば、パソコン内部の装置やパーツの電力が５００ワットだとする。\nＰＣ電源ユニットの総電力数が４００ワットであるならば、電力が足りず、不安定となり、最悪電源が切れる。\nＣＰＵやメモリやＨＤＤやマザーボードが高性能になればなるほど、基本、消費電力が増える。\n電力が増えると、その分資金もかかるので、そこは目的に応じて作られる。",
"part_type": "part",
"localID": 65
}
],
"localID": 56,
"expanded": true
},
{
"title": "CRTディスプレイ",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "ＣＲＴ、ブラウン管",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "CRTディスプレイとは",
"description":
"ブラウン管を用いた映像表示装置。（ディスプレイ）の事を言う。\n陰極線管とも呼ばれる。コンピュータから送られてきた電気信号を電子ビームに変換して\n真空の管内で電子銃を用いて、投射しディスプレイ表面に映し出し発光する仕組みである。\n具体的には、陰極線の電子は電子銃により発射、集束され、磁界により偏向されて蛍光物質を塗布した蛍光面を走査する。\n電子が蛍光物質に衝突すると光が放出される。モニターディスプレイではもっぱら磁界で偏向している。ブラウン管において、磁界で偏向するための電磁石のことをヨークと呼ぶ。カラーのCRTの場合は、光の三原色である赤、青、緑の3つの色を重ねる事により、様々な色合いを表現している。\nブラウン管を使う構造上、重量があり、奥行きが大きい。大きいので場所を取る。\nCRTは動画の再生がスムーズで、色の再現性が高い。\nディスプレイとパソコンは、専用端子のあるケーブルでつながれる。",
"part_type": "part",
"localID": 68
},
{
"title": "電子銃と磁界",
"description":
"固体中の電子を高電界、高磁界により空間に放出させ、これを電界により加速すると共に、電子レンズにより電子線をビーム状に収束させて照射する装置である。\nブラウン管の場合、陰極線が用いられる。陰極線は、電界ならびに磁界の影響を受ける。\nテレビの受像管として用いられるブラウン管は、周知のようにじょうご型をした真空管で、細いネック部にある電子銃から、電子の流れである電子ビームが放射される。しかし、電子ビームはそれだけでは直進するだけですから画像をつくる事はできない。そこで、放射された電子ビームの軌道を変える役割を担うのが、ネック部に設けられた偏向コイルである。これをヨークと呼ぶ。このコイルにより電子ビームは電流と同じものであるので、信号に応じてコイルから発生した磁界は、電子ビームの向きを変えることができる。\nブラウン管においては、垂直・水平の偏向コイルにより、それぞれ水平走査・垂直走査を行って画像を得ている。\n陰極管（ブラウン管）は、
電子銃から 非常に 電圧の高くて 加速された電子線を \nガラス版に打ち込むことで 受像を可能にしている。",
"part_type": "part",
"localID": 69
}
],
"localID": 67,
"expanded": true
},
{
"title": "パソコンのディスプレイ（表示装置）とは",
"description": "",
"part_type": "group",
"children": [
{
"title": "アナログ、デジタル映像信号",
"description": "情報を電気信号に変換し、物理的に情報を伝達する方法を「アナログ」信号と言い、
又是とは別に情報を数値の組合せで伝達する方法が「デジタル」信号と呼ばれる。\n「アナログ」信号は「外乱」に影響されたり、距離により減衰したりする場合等も有り正確性にも限界が有る。
\n最も大きい欠点は、多種類の情報を伝達する事が出来ない点である。\n然し、「デジタル」信号は電気信号なのですが、信号の性質が数字の組合せにより構成されているので、
この数字の組合せの信号により、一度に大量の\n異なる情報伝達等が可能と成る。\n信号とは別に車のスピードメータや、温度計や時計の表示についても、
目盛りの上に量を現す指針や寒暖計（温度計）の様なアルコールや水銀の膨張により指示を表す物は「アナログ」表示として扱い、数字で表した値を「デジタル」表示として一般的には表現する。\n",
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"localID": 71
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{
"title": "表示装置（ディスプレイ）について",
"description":
"コンピュータにおけるディスプレイとは、デジタルコンピュータの機器から出力される静止画または動画の映像信号を表示する機器である。\n映像信号は、グラフィックチップなどの映像表示回路で生成され表示される。様々な規格が存在し、少なくとも一つ以上の表示規格を満たす。\n規格には画面サイズ、発色数、水平および垂直方向の走査周波数、信号インターフェースの電気的特性などがあり、これらのいくつかは互いに関係しあう。",
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"localID": 72
},
{
"title": "画面の比率と画面サイズと解像度",
"description":
"画面の比率としては４:3の比率である。ほぼ四角である。これとは別の比率としては、横にやや長いワイド解像度がある。\nこの場合は、１６：９の比率となる。\n解像度とは、画面の精細さである。\nパソコンのディスプレイの画面は、四角いドットと呼ばれる光の四角の集合を表示している。\n1インチ内にどれだけドットが多いかで解像度は異なる。解像度が高いほど精細である。\n１インチ内にドットがいくつあるかという事で、ドットパーインチ（ＤＰＩ）で表される。\n解像度が高いほどそれだけ情報を表示させているのであるから、パソコンには表示させるだけの情報処理能力が必要である。\n主にこれらの映像の演算処理は、CPUかグラフィックチップなどが行う。当然の事ながらこれらの処理が遅れると映像に遅延が発生する。\n又ディスプレイによって表示できる解像度は異なる、つまり、ディスプレイにある解像度を表示させるにはディスプレイもその解像度を\n表示できる性能を持たねばならず、パソコンもその解像度を表示できる性能を備えていないといけないという事である。\n",
"part_type": "part",
"localID": 73
},
{
"title": "水平走査周波数と垂直走査周波数",
"description":
"パソコンの画面は、ドットと呼ばれる小さい光の四角を縦横に表示し、文章や映像や画像を表現している。\nCRTディスプレイは、画面の裏側から電子線を当てて、その電子線が当たった場所が一瞬光るという仕組みであるが、具体的には、画面の左上から右上に向かって光の線を描く。\n解像度が800×600ならば横に800個に並んでいるという事であり、この横方向の800個を一気に描く。これを走査という。\n一本描き終わると次に2本目とこれを600回と超高速で行う。この一秒間に何本の横線を引けるかが水平走査周波数である。\n水平走査周波数が45キロヘルツならば45000本引けるという事である。\n垂直走査周波数は、何画面描けるかという事を表す。800×600ドットならば、縦に600本光の線が並んでいるという事になる。\n先程の例の45キロヘルツならば、45000÷600で75であり、一秒間に75回画面が切り替わるという意味である。\nこの場合の垂直走査周波数は、75ヘルツとなる。\n垂直走査周波数は、何画面描けるかという事を表す。800×600ドットならば、縦に600本光の線が並んでいるという事になる。\n先程の例の45キロヘルツならば、45000÷600で75であり、一秒間に75回画面が切り替わるという意味である。この場合の垂直走査周波数は、75ヘルツとなる。\n垂直走査周波数は、画面を何回描き直すかを表す数値とされている事から、リフレッシュレートと呼ばれる。\n少なくとも一秒間に60回以下、60ヘルツ以下だと画面がちらついて見えるので見づらいと言われている。",
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"localID": 74
},
{
"title": "赤青緑（光の三原色）とデータ量",
"description": "光の三原色は赤(Red)、緑(Green)、青(Blue)である。
そして赤(Red)と緑(Green)の光が混ざると黄(Yellow)、緑(Green)と青(Blue)が混ざると空色(Cyan)、青(Blue)と赤(Red)が混ざると赤紫(Magenta)、赤緑青すべてが混ざると白(White)になる。光は原色の色を混ぜるほど色が明るくなり、三原色を加えると白くなる。\n三色で人間が感じ取る色のすべてが表現できるのは、人間の目の細胞の仕組みがそのようになっているからであると言われている。\n光の三原色であるその名の通り、赤、青、緑の組み合わせにより、光を表現することができるのである。なのでカラーディスプレイなどの発光体には赤青緑の光の三原色が\n用いられるのである。この三原色の色の組み合わせをデータ化し、明るさ、組み合わせを行い、色を表現するのである。\nちなみに色の多さと、データ量には関係があり、色が多いほど、それだけパターンが増えるという事であるから全体的なデータ量は増える。\n又、モノクロのような白と黒とその間の濃淡のみの色合いを表示する場合は、パターンがそれだけ少ないのでデータ量が少なくなるのである。\n１ビットは２色であり、２ビットは4色である。では８ビットは２５６色であり、24ビットとなると、1677万7216色などのパターンが表示可能になるという事である。",
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