情報システム論�

第2章!ハードウェアシステム!

根来�均�

Outline!

u  計算機の構成（5大装置）!u  コンピュータアーキテクチャ!u  本章は、「計算機基礎」の復習にあたるため、

図等の見方は、計算機基礎を参照のこと。�

CPU (中央演算装置) 計算機の頭脳部：

制御や計算が行われる。�

メモリ（主記憶装置） 作業用一時記憶領域

（高速処理）�

ハードディスク 保存用大容量記憶領域

（電源を切っても 内容は消えない）�

DVD や CD 長期保存、受け渡し用�

計算機の構成 と

各種記憶方法�

パソコンの内部�

情報処理推進機構よりhttp://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

5大装置の働き�

情報処理推進機構よりhttp://www2.edu.ipa.go.jp/gz/

5大装置�

u  制御装置 (Control Unit, CU)!u  演算装置 (Arithmetic and Logic Unit, ALU)!u  記憶装置 (Storage Unit)!

•  主記憶装置 (Main Storage Unit, MSU)!•  (補助記憶装置 (Secondary Storage))!

u  入力装置 (Input Devices)!•  Keyboard, Mouse, Secondary Storage…!

u  出力装置 (Output Devices)!•  Monitor, Printer, Secondary Storage…!

中央演算装置 (Central Processing Unit, CPU)

メモリ (main memory)

HD, CD, DVD, MO, ..

Computer Architecture!

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ACC PC

データ�

Computer Architecture!

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ACC PC CPU (Central Processing Unit) 中央処理装置/中央演算装置�

ALU (Arithmetic and Logic Unit) 演算装置�

Main Memory, MSU (Main Storage Unit) 主記憶装置, メモリー�

補助記憶装置（HD 等） 入力装置、出力装置�

アドレス命令�アドレスデータ�

プログラム、データ�

データ�

CU (Control Unit) 制御装置�

Computer Architecture!

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ACC PC CPU (Central Processing Unit) 中央処理装置/中央演算装置�

ALU (Arithmetic and Logic Unit) 演算装置�

Main Memory, MSU (Main Storage Unit) 主記憶装置, メモリー�

補助記憶装置（HD 等） 入力装置、出力装置�

アドレス命令�アドレスデータ�

プログラム、データ�

データ�

コンピュータの 5大装置�

CU (Control Unit) 制御装置�

記憶装置�

コンピュータ アーキテクチャ (一般的な例)!

Chip Set (North Bridge)

Main Memory

CPU Core/Chip CPU L1 Cache L2 Cache

Chip Set (South Bridge)

Video Chip

HD

SCSI board

PCI slot

HD, CD/DVD Drive

USB FireWire Ethernet

Mouse, Keyboard, Floppy

Chip Set (South Bridge)

チップセットとバス�

Chip Set (North Bridge)

Main Memory

CPU Core/Chip CPU L1 Cache L2 Cache

Chip Set (South Bridge)

超高速バス: System Bus, FSB (Front Side Bus)

高速バス: PCI Bus, Direct Media Interface (DMI), HyperTransport, Hub Interface

Video Chip

HD

SCSI board

PCI slot

HD, CD/DVD Drive

USB FireWire Ethernet

Mouse, Keyboard, Floppy

低速バス: ISA Bus

Chip Set (North Bridge)

チップセット: 各装置 （回路）間の情報

（データ）の流れを制御�

各装置を結ぶ、データ の通り道（伝送路）を 一般に「バス」という。 チップセットと密着に 関係した多くの規格が あり、互換性に注意。�

古い規格 (USB へ)

メモリコントローラ内蔵�

ビデオ、ネットワーク、他の入出力装置�

Chip Set (North Bridge)

Main Memory

CPU Core/Chip CPU L1 Cache L2 Cache

Chip Set (South Bridge)

Video Chip

HD

SCSI board

PCI slot

HD, CD/DVD Drive

USB FireWire Ethernet

Mouse, Keyboard, Floppy

Chip Set (North Bridge) Video Chip

USB FireWire Ethernet

PCI slot PCI,

PCI-X Bus HD

SCSI board

AGP (Accelerated Graphic Port) Bus

ハードウェア機能を追加 する時に用いる PCI バス のような「拡張バス」も 互換性に注意。ex PCI-X

Motherboard (Main Board)!

l  チップセット等が取付けられた回路基板。!l  搭載できる CPUやメモリのタイプが限定され

る。!!（イメージがみたければ、インターネットで、「マ

ザーボード」「Intel P45 Express」などのキーワードで検索して下さい。）�

Chip Set (South Bridge)

最近のアーキテクチャI!

Chip Set (North Bridge)

Main Memory

CPU Core/Chip

Chip Set (South Bridge)

Video Chip

HD, CD/DVD Drive

USB (mouse, keyboad, ..) FireWire, Ethernet

Chip Set (North Bridge)

メモリコントローラ内蔵�

PCI Express

ボトムネックと なっていたメモリ へのアクセスの軽減�

例) Intel X58

Chip Set (South Bridge)

最近のアーキテクチャII!Main

Memory CPU Core/Chip

Chip Set (South Bridge)

Video Chip

HD, CD/DVD Drive

USB (mouse, keyboad, ..) FireWire, Ethernet

PCI Express

さらに GAP Bus も CPUに直接接続 （North Bridge を無くす）�

例) Intel H55 Express

CPU チップを 多機能化�

Latest Spec!

http://www.intel.com/content/www/us/en/chipsets/performance-chipsets/chipsets.html�など参照のこと。

Intel 社のチップセットの例�