2023a 第05回:コンピュータ・アーキテクチャ
前回授業の復習
SSH接続が完了しなかった人の確認
ssh t09415is@ccx02.sfc.keio.ac.jp -i ~/.ssh/ssh_key
https://gyazo.com/1a71e42ef8af40189455361bd9ed2b86
ssh … sshコマンド。暗号化通信で他の端末に接続する。
t230123ab@ccx02.sfc.keio.ac.jp … t230123abというアカウント名で、ccx02.sfc.keio.ac.jp サーバに接続する
-i … identity_file (個人証明書を使うよ)
~/.ssh/ssh_key … 個人証明書のファイルはここだよ
man コマンドを知っておくと便利
man ssh 等入れると、コマンドの使い方が全部出る
https://gyazo.com/0c9e14f2edc774218fa3eaad85c0a7ca
改めて、ディレクトリとファイルって？
https://gyazo.com/301f9a4d58930a005db6a3e4522d82fc
本棚全体 = ルートディレクトリ = /
論文の棚 = ディレクトリ = /論文/
経営の棚 = ディレクトリ = /論文/経営/
ハーバード・ビジネス・レビューのPDF = /論文/経営/ハーバード・ビジネス・レビュー.pdf
/ を使ってディレクトリの境界を表している
絶対パスとは？
/論文/経営/ハーバード・ビジネス・レビュー.pdf のような「ファイルの絶対的位置」を示す書き方
長くてだるい
相対パスとは？
今は /論文/経営 にいるよ、という前提を共有できれば
./ハーバード・ビジネス・レビュー.pdf のように相対位置で場所を表現できる
「今このディレクトリにいるよ」 = カレントディレクトリ
「今の場所を基準にして、ファイルはここだよ」 = 相対パス
1つ上のフォルダを表したいときは…
../ とすれば表現可能
カレントディレクトリが/論文/経営、としたときに、OpenCV.pdfを開きたいならば
../情報/../情報/../情報/../情報/OpenCV.pdf 表現可能
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
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 + 基本ソフトウェア/応用ソフトウェア
全部テストやります！
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 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
データ圧縮のミソは、圧縮されたデータを復元する時に区切りをどう見つけるかにある
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
「条件が変化しても臨機応変に対処できる」の壁はChatGPTが変えつつある感…
講師の専門領域ではないので深くは語らずにおきますが
ChatGPTの裏側は人間の脳の構造をソフトウェア的に模倣したもの
ニューラルネットワーク = 人間の脳のシナプス構造をソフトウェア的に再現・学習させたもの
有意差があるとすれば「入出力インタフェースの有無」だけかもね
人間の五感 + 全関節 を再現したハードウェアにニューラルネットワークを接続したら…？🤔
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
小テスト
今日はいっぱいあります
制限時間は合計14分