2019-2020-1学期20192426「サイバースペースのセキュリティ専門家の紹介、」学習のまとめの第2週
第4章：ドアと回路
4.1コンピュータと電気
1.ドア（ゲート）：基本的な動作を実行する装置の信号、出力信号を生成するために、1つの以上の入力信号を受信します。
2.回路（回路）：指定された論理機能を実現するため、相互接続ゲートの組み合わせ。
- 一般的に、0〜2ボルトの電圧が低く、二進数0で表される、2〜5ボルトの電圧範囲は、進数で表される、ハイレベルです。
3.説明表現ゲート回路三、それらは互いに異なっているが、同様の効果：
1.ブール式
2論理図
3の真理値表
1.ブール式
ブール代数：変数と代数関数0と1のみ
ブール代数の表現が優れたデモ回路がアクティブであり、動作やユニークな特性は、私たちは論理演算回路と数学記号を定義することができます。2.論理図
論理図は、各タイプ専用のドア・シンボルを有し、回路のグラフ表示です。
3.真理値表
真理値表は入力および対応する出力ドアの全ての組み合わせは、それによって、ドアの機能を定義する、遭遇する可能性が示しています。私たちは、入力のいずれかのセットが全体の回路動作値方法を示すために十分な行と列とのより複雑な真理値表を設計することができます。
4.2
ドアの1種類
時には、論理ゲートと呼ばれるコンピュータのドア、
- 非（NOT）ゲート：入力値を受信NOTゲートは、出力値を生成します。
- 及び（AND）ゲート：出力値を生成するために、二つの入力値を受け取るANDゲート。二つの入力信号とゲートが1である場合、出力は1であり、そうでなければ0を出力します。
- または（OR）ゲート：ORゲートは、出力値を生成するために、二つの入力値を受信します。ゲート入力信号が共に0である場合、出力は0であり、そうでない場合、出力は1です。
- 排他的論理和（XOR）ゲート：同じ2つの入力のXORゲートは、出力が0である場合、そうでない場合、出力は1です。
- そして、非（NAND）ゲート：結果は、一方のインバータ（NOTゲート）、およびNANDゲートの出力として得られる出力のドアを通って行きましょう。
- NOR（NOR）ゲートは：結果をしてみましょうか、1つのインバータゲート（NAND）を通じて、NORゲートの出力結果と同じの出力。
2.ドアハンドルレビュー
唯一の入力値は、その逆を外野。
二つの入力値は、1である1とゴールキーパーを生成する場合。
入力値が1の場合、入力値は、1つまたは2つ、またはゴールキーパーを生成しています。
唯一の入力値は、排他的ORゲートを生成するために、代わりに2つのうち、1である場合。
NANDゲートとANDゲートで生成された結果は、反対を生成します。
結果及びORゲートの結果とは対照的には、生成されたNORゲートを生成します。
3.ドアは、複数の入力を持っています
ゲートは、入力ビットの三つ以上の許容される設計値であってもよいです。
4.3建設
1.トランジスタ（トランジスタ）：ワイヤまたは抵抗素子として、その役割は、入力信号のレベルによって決定されます。トランジスタは三つの端子、すなわちソース、ベース及びエミッタを有しています。
半導体（半導体）シリコンなどの良導体でも絶縁材料、どちら。
トランジスタのゲートは、入力値と出力値との間のマッピングを確立します。
4.4回路
1.合成回路（組み合わせ回路）のみ出力回路は、入力値によって決定されます。
前記タイミング回路（順序回路）の出力回路は、回路の現在の状態と入力値の関数です。
そしてドアは、我々はまた、回路全体の動作を説明するための三つの方法を使用することができます。
等価：（回路の等価）：各入力に対応する値の組み合わせは、二つの同一の出力回路を生成します。
（B + C）=：分配則-この現象は、ブール代数の重要な特性ことが判明した AB + ACは、
これは、ブール代数の大きな利点があるが、それは私たちは、論理回路を設計するためになるかもしれない数学的な法則を使用することができます以下の表は、プロパティの一部を示しています。
| プロパティ | と | 若しくは |
|---|---|---|
| 交換法則 | AB = BA | A + B = B + A |
| 結合性 | （AB）C = A（BC） | （A + B）+ C = A +（B + C） |
| 分配法則 | （B + C）=（A-B）+（AC） | A +（BC）=（A + B）（A + C） |
| 恒等 | A1 = A | A + 0 = A |
| 埋めます | （A '）= 0 | A +（A '）= 1 |
| ド・モルガンの法則 | （AB '）= A'OR B' | （A + B） '= A'B' |
- ド・モルガンの法則：二つの変数の操作の結果は、各変数の等しい後非動作、非動作したのか、それらを操作し、非動作の二つの変数や演算の結果、それぞれに等しいです変数の操作の後に彼らと非動作。
3.加算器
加算器（加算器）：バイナリ値を実行するための加算演算回路。
- 半加算器（ハーフアダー）：2桁演算回路と右とキャリーを生成します。
全加算器（全加算器）2桁を計算し、考慮回路のキャリー入力を取ります。
4.マルチプレクサ
- マルチプレクサ（多重化器）：いくつかの入力制御回路を用いて、入力データ線の信号の送信判定信号を出力します。
デマルチプレクサ：実行回路は逆の動作です。すなわち、それは、唯一の入力、制御線に応じてnの値を有している、入力信号の値が出力2 ^ nに送信されます。
4.5メモリ回路
デジタル回路のもう一つの重要な役割は、情報を格納するために使用することができます。この回路の出力信号は、入力信号回路として使用されるので、これらの回路は、タイミング回路を構成しています。
4.6集積回路
IC（集積回路）、チップ（チップ）として知られているが、複数のゲートのシリコンウェーハに埋め込まれています。
| 略語 | 名前 | ドアの数 |
|---|---|---|
| SSI | 小規模統合 | 1〜10 |
| MSI | 中規模の統合 | 10〜100 |
| LSI | 大規模集積回路 | 100〜100000 |
| VLSI | 超大規模集積 | 10万人以上の |
4.7 CPUチップ
CPUは、コンピュータは、集積回路の中で最も重要であり、入力線と出力線を有する高レベルの回路です。
概要
それは私たちが話しているバイナリデジタルコンピュータの情報を使用しているので、これだけ2つのレベル範囲に焦点を当て、彼らが進数1または0として表現されています。ドアとして知られている電子機器が動作電流、ドアは、非動作として論理演算を実行するための実質的に責任があると、操作または操作。ドアが1個のまたは複数のトランジスタによって作成され、本発明は、トランジスタの計算は大きな変化が起き学んだことができます。
他の入力回路としてのゲートのゲート出力は、ドアに結合することができます。より複雑なタスク（例えば、和、及び格納データ多重）デバイスを実行するために作成することができ、これらの回路の注意深い設計、。ドア（または完全な回路）のセットは、多くの場合、中央プロセッサの概念を導く集積回路（またはチップ）に包埋しました。
第五章算出手段
5.1別のコンピュータコンポーネント
格納されたプログラムの5.2概念
コンピューティングの歴史上で定義された主要なポイントである論理の一貫性データ及び運用データのための1945年に、命令1944、およびそれらが一緒に保存することができ、。この原理はノイマン型として知られ、この原理に基づいて、コンピュータ設計は、まだ現在のコンピュータの基本です。
1.ノイマン型
ノイマン型の別の大きな特徴は、情報要素を格納するための情報処理手段とは無関係です。次の5人のメンバーノイマン型でこの機能の結果：
- メモリは、データと命令を格納することを意味し、
- 算術論理ユニットの算術論理演算データを実行するための
- コンピュータの入力部に外の世界からデータを転送します
- 結果は、コンピュータ出力部の外部に内側から転送され
- ステージマネージャーを務め、他の部分は、制御ユニットのパフォーマンスに関与していることを確認してください
（1）メモリ
- メモリは、メモリセルの集合であり、各メモリセルは、固有のメモリ・アドレスを持っています。
- アドレス指定（アドレッシング）：各アドレス指定可能な記憶場所をアドレス指定するメモリ内のビットの数。
（2）算術論理ユニット
- ALU（算術/論理ユニット、ALU）：コンピュータは、算術演算（加算、減算、乗算、および除算）を実行するための手段、及び論理演算（2つの値を比較する）の。
- レジスタ（レジスタ）：CPUを小さな記憶領域に中間データまたは特別な値を格納します。
（3）入力/出力ユニット
入力部（入力手段）、メモリに格納されるデータを受信する装置、
現代の入力装置は、走査装置、キーボード、マウスを使用し、スーパーマーケットを含みます。
出力部（出力部）：メモリ内のデータを格納するための装置は、表示または印刷、あるいは永続的なコピー内のメモリまたは他のデバイスの情報がコンピュータに格納された外部の使用を作るために、行われています設備結果。
最も一般的な出力デバイスは、プリンタやディスプレイです。
（4）制御部
- 制御ユニット（制御部）：他の構成要素の制御動作は、それによってレジスタに他の命令を実行します。
- 命令レジスタ（命令レジスタIR）：現在実行中の命令レジスタの格納。
- プログラムカウンタ（プログラムカウンタ、PC）：登録次に実行する命令のアドレスが格納されています。
- 中央処理装置（CPU）：組み合わせた算術論理ユニット及び制御ユニットの命令を解釈及び実行するコンピュータ「脳」。
- バス幅（バス幅）バス上で並列に送信されるビットの数。
- キャッシュ（キャッシュメモリ）：しばしば小さな高速メモリのデータを格納する使用。
- パイプライン（パイプライン）：小さなステップ命令は、重複し得る技術的実行に分解されます。
- マザーボード（マザーボード）：パソコンの主回路基板。
2.読み取り - サイクルを実行します
ステップ：
- 次の命令を読みます
- 命令の解読
- あなたは、データを取得する必要がある場合
- 命令を実行します
3.RAMとROM
- RAM（ランダムアクセスメモリ）は、メモリの各（典型的には1バイト）分のメモリセルに直接アクセスすることが可能です。
注：各メモリセルの自然へのアクセスは、このストレージユニットを書き換えています。
- コンテンツ（読み出し専用メモリ）、ROMは、操作がそれらを変更することはできません保存、恒久的で、変更することはできません。
注意：ビットパターンは、バーンインROMと呼ばれています。製造または組立ROMコンピュータの間の唯一のビットの組み合わせを燃焼させます。
二次記憶装置4
例えば：
- 磁気テープ
短所：すべてのデータは、データにアクセスする場合、ディスクの真ん中の前に、あなたがデータにアクセスし、それらを破棄しなければなりません。
ディスク
ディスクドライブは、CDプレーヤー、テープレコーダーの混合物です。
- トラック（トラック）：同心ディスク表面。
- セクター（部門）：トラックのエリア。
- ブロック（ブロック）：セクタに格納された情報。
- （シーク時間）シーク：ヘッドは、使用済み指定されたトラック時間に配置されています。
- 時間（レイテンシ）を待っている：指定されたセクタがヘッドに費やした時間の下方に位置しています。
- アクセス時間（アクセス時間）：それは、データのブロックを読み取り開始前にかかる時間は、すなわちシーク時間と時間を待って。
- 転送速度（転送速度）：メモリにディスクからのデータ転送レート。
- ディスク表面のすべての同心円状のトラックのコレクション：シリンダー（円筒）。
CD和DVD
フラッシュメモリ
フラッシュメモリは、書き込み可能な消去可能な不揮発性のコンピュータメモリです。
フラッシュメモリは、ソリッドステートディスク（SSD）を作るために使用され、ソリッドステートドライブは、直接、通常のハードディスクで置換することができます。
5.タッチスクリーン
それは、画面上の指またはスタイラスでユーザタッチを検出することができ、および応答に加えて、従来のディスプレイと同様に、テキストやグラフィックスを表示します。
タッチスクリーンは、タッチスクリーンの位置を知ることができ、タッチが検出されただけではありません。
タッチスクリーン技術を実装します。
- 抵抗膜式タッチスクリーン
- 静電容量式タッチスクリーン
- 赤外線タッチスクリーン
表面弾性波（SAW）タッチスクリーン
あなたは抵抗膜式タッチスクリーンに触れることができることに注意してください、赤外線タッチスクリーンや手袋をはめた指で弾性波タッチスクリーン表面が、それはタッチポイントに流れる電流に依存しているため、静電容量式タッチスクリーン上で使用することはできません。
5.3組込みシステム
5.4並列アーキテクチャ
1.並列計算
フォーム：ビットレベル、命令レベル、タスクレベルとデータレベル
パラレルワード長よりグレードベースのコンピュータを増加させます。
命令レベル並列性を同時にかつ独立して行うことができるプログラムの一部の命令に基づいています。
同時に同じ命令セットに基づくデータ群の異なるセットに対して実行されるデータレベルの並列。これは、並列SIMD（単一命令複数データ）と呼ばれ、それは同様の動作を実行するためにオペランドの異なるセットの制御部のガイダンスに依存しています。
SYNC（同期処理）プログラムに複数のデータセットに適用されるマルチプロセッサ。
- 異なるプロセッサに基づいて、同じ又は異なるデータセットに異なる操作を実行できるようにするパラレルタスクレベル。
共用メモリ並列プロセッサ（共用メモリ並列プロセッサ）：複数のプロセッサは、メモリ全体を共有する場合。
2.並列ハードウェアの分類
並列計算の種類を反映並列ハードウェアのカテゴリ。通常、中央処理（CPU）である独立したマルチコアプロセッサコア、複数の。マルチコアプロセッサは、異なる実行ユニットにおいて異なる命令を発行することができながら、スーパースカラプロセッサは、実行ユニットに複数の命令を発行することができます。つまり、各個々のコアが複数の実行ユニットを含むことができます。
同じコアを複数個含む対称型マルチプロセッサ（SMP）。彼らは、メモリを共有し、バスを介して接続されています。対称型マルチプロセッサ・コアは、典型的には32未満に限定されるもの。ネットワークを介して接続された複数のメモリセルを含む分散コンピュータ、。クラスタは、独立機のセットによって、既存のネットワークに接続されたコンピュータによって形成されています。このようなデバイスは、一般的に1000人以上のプロセッサを含みます。
概要
コンピュータを構成する部材は、様々なデバイスに関し、それらは、速度、大きさおよび効率を含む、独自の特性を有しています。また、これのそれぞれは、コンピュータの全体的なプロセスにおいて重要な役割を果たしています。
用語や略語の多様でいっぱいコンピューティングの世界
MB（メガバイト）のメモリ単位でギガヘルツ（ギガヘルツ）プロセッサの速度、GB（ギガバイト）で外部記憶装置の容量は、測定された表示画素を配置します。
ノイマン型は、今日のコンピュータのほとんどの基本的なアーキテクチャです。これは、メモリ、演算論理ユニット、入力装置、出力装置及び制御ユニットから構成されています。
リードコマンド及び制御ユニット内の - このプロセスの実行期間のコア。この期間では、メモリからの指示を読んで解読し、命令の実行。
RAMとROMは、読み出し専用メモリのためのコンピュータ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリRAMを示し、ROMの二種類の略語です。
コンピュータシステムの二次ストレージデバイスに不可欠です
磁気テープ、磁気ディスク、フラッシュメモリは、3つの一般的な二次記憶媒体です。
タッチスクリーンは、レストランのための入出力機能とともに、周辺装置であり、この特定の環境にキオスク。