2022a 第05回:コンピュータ・アーキテクチャ

小テスト

前回授業の復習

SSH接続が完了しなかった人の確認

https://gyazo.com/1a71e42ef8af40189455361bd9ed2b86

CUI、コマンド、プロンプト、SSH

CUI = Character User Interface

リッチなグラフィックでなく、文字ベースでコンピュータを操作するインタフェース

コマンド

CUIでコンピュータに支持を出す際の命令

e.g. cd, ls, cal, date, pwd

シェル

コマンドの実行を受付け、結果を画面に表示するアプリケーション

プロンプト

シェルがコマンドを受け付けられる状態であることを示す画面表示

SSH = Secure SHell

遠隔でCUI/シェル操作をする際に利用するアプリケーション

https://gyazo.com/6e7e148404c99be157cc5fb71e41cac8

宝探しゲームDemo

https://gyazo.com/306cc35b660376d49eaab6c8893110ec

https://gyazo.com/a3df44e53f1f91c1284d47d1c7d852ae

情報量

x種類のデータを表すためには何ビットが必要か？

情報とビットの状態の対応表を作ることを考える

e.g. 晴れ = 00、曇り=01、雨=10、雪=11

2^y >= 種類数 となる充分に大きなyを求めれば良い

ビットとバイト

なぜ1バイト = 8ビット？

論拠は色々あるが、今日授業で扱うが「1文字 = 1バイト」で実質扱えるためバイト単位は都合が良い側面も

c.f. アルファベット(大文字、小文字、数字、記号併せて94文字) を表現するために充分なバイト数は7ビット

7ビット=1バイトでも良いが、余裕を持って 8ビットとすれば8=2^3で変換処理が楽になる

数当てゲームの解説

https://gyazo.com/1964b2726cfa040972e787779e496f22

12(10) = 01100(2)

25(10) = 16 + 8 + 1 = 11001(2)

各カードが2進数の各位に対応している

桃色=2^0の位、黄色=2^1の位、青=2^2の位、緑=2^3の位、黒=2^4の位

各カードが担う2進数の位が1になる10進数の数字が記載されている

e.g. 15(10) = 01111(2)

2^4の位は0、2^3の位は1、2^2の位は1, 2^1の位は1、2^0の位は1

黒カードは記載なし、緑青黄桃は記載あり

左上の数字の総和 = 2進数を10進数に変換するときの計算式と同じ

本日の講義

https://gyazo.com/e7e1a4aabbf51bf2c58428950beafa47

本日のゴール

普段何気なく使っているコンピュータの基礎となる要素技術を複数理解する

テキストエディタ = プログラミングや設定ファイルの変更等を行う際に利用するツール

文字の表現 = 画面上に表示されている「文字」はどのように2進数に変換されて内部管理されているのか？

データの圧縮 = 大量データを扱う際に可逆/不可逆で圧縮を実現するアルゴリズムの解説

コンピュータ・アーキテクチャ = 物理的なコンピュータの内部構成を解説

ランレングス符合　…　解説では便宜上 3桁ずつ区切り

ハフマン符号　…　1が登場 or 3桁超えたら区切り

余談

音声

wav　→　無圧縮

wavが最も古い、はず。

waveの略なので、音の波形データをほぼ生で書き出しただけ。創意工夫なし

ファイルサイズ特大。ボイスレコーダーとかで録音した生データとかが昔こうだった

mp3　→　非可逆圧縮

「mp3プレイヤー」とすら言うくらい、音楽ファイルの代名詞になった拡張子

結構圧縮率の良い非可逆圧縮アルゴリズムを有している

wavと比較して1/5~1/10まで圧縮できる

aac　→　非可逆圧縮

≒mp3、apple独自版と思えばそこまで間違ってない

flac　→　可逆圧縮

alac　→　可逆圧縮

オーディオオタク向けのやつ

mp3だと聞こえなかったハイハットの音や、アーティストの息遣いとかも聞こえてくるのでオタク向け

これをしっかり聞くためには出力装置であるスピーカー、イヤホンの性能も上げておかないとこんど出力装置側で音を握りつぶされるので要注意

動画ファイル

色々な拡張子がある

裏側の圧縮アルゴリズムがそれぞれ異なったりするので

つぶつぶ感のある映像が出来たり、逆に粒をつぶしてフラットな映像が出来たり

黒の表現が変わってきたり

暗い画面にうっすら何かが写っているようなシーンが多い映像に向いている圧縮アルゴリズムもあったりする

PCやスマホを比較検討するときに正しく理解しておくと有益

性能が高いほど処理速度が高まり

すぐに情報を確認して脳で処理できる

広さは限られる

作業を終える(電源が切れる)時には片付けないといけない(=データは保持されない)

データの取り出しに時間と手間はかかるが、大量データを記録できる

Quiz

Google Docsにおけるアプリケーションとデータ

Google Docsにおける「アプリケーション」と「データ」も構造的にはwordやexcelと同じ

table:Google DocsとWord/excelの違い

ツール Google Docs Word/Excel

アプリケーション ブラウザ + クラウドサーバを併用する ローカルコンピュータ上で直接起動

データ クラウドサーバ上に保存 ローカルコンピュータ上でファイルとして直接保存

※先週やむを得ない理由で欠席した方、先週のテストを10分だけ開放します

演習

atomのインストール

atomをインストールしたら…

SSH接続が完了していない人はその支援を追加で