コンピューター

July 14 [Tue], 2009, 11:40


1940年代に最初の実用デジタルコンピュータが登場して以来、コンピュータに使われる技術は劇的に変化してきたが、すべてのコンピュータはチューリングマシンの原理で動作している。チューリングマシンはあらゆる計算可能な数を計算することのできるプログラミング機械である。電子計算機の「計算」とはALU機能のことではなく、あらゆる計算という意味である。

チューリングマシンは非常に素直に動作する。チューリングマシンはアドレスの無いテープ状の記憶域から入力記号列を取り出す (fetch)。取り出した記号の値を内部状態と比較し、状態変化表にしたがって、内部状態を変更するか、ヘッドの位置をひとつだけ移動するか、値をテープ記憶に記録するかを決め、実行する。次の命令を取り出す。「停止」の命令に遭遇するまでこの手順が繰り返される。チューリングマシンでは命令とデータを区別せず、単なる入力記号列としている。

実際のコンピュータはチューリングマシンのホームページ管理入力記号列のうちプログラムとなる命令列と、データとなる書き換え可能な入出力列を区別している。また計算結果を利用するため、I/O機構が追加されている。I/O機構はプログラムの入れ替えにも使われる。実際のコンピュータはチューリングマシンと異なり、アドレス付きのメモリをランダムアクセスすることで実行効率を向上している。しかし、究極的な計算能力(あらゆる計算可能な数を計算することができる)は変わらない。

コンピュータは次の4つの主要な部分からなるとされる。すなわち、算術論理ユニット (Arithmetic and Logic Unit, ALU)、制御回路、記憶装置(メモリ)、入出力装置(まとめて I/O と呼ぶ)である。これらの部分はバスと呼ばれる導線の束で相互に接続され、通常はタイマまたはクロックによって動作する(別のイベントが制御回路を動作させる場合もある)。
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