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

1
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
5
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。
6
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。
7
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。
8
9
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
10
ネットワークカード
10baseT
100baseT
1000baseT
11
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
12
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
13
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
14
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/
××HOW-TO文書