2025a 第05回:コンピュータ・アーキテクチャ
本日の講義
https://gyazo.com/bed83226c30212bea6fc8d57b73b89c1
座学中心 = テストがたくさん
各講義分のテストがあります
前回授業で話した「情報量」の延長線
前回講義：情報量 … 8種類の天気を表すには 3bit必要 https://gyazo.com/67a62ea3d454c1b86f449b1b470f638e
今回講義：
コンピュータで「アルファベット」や「日本語」はどう管理しているのか > 文字の表現 大量の01情報を効率的に保存・転送するために > データの圧縮 なぜ1バイト = 8ビット？ ※再掲
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
ASCII文字コード表は7bitだが、1bitを「誤り検知(パリティビット)」用として足して8bitとしている ざっくりいうと…
送信時/保存時 ： 文字コードが偶数なら0、奇数なら1を末尾につける
受診時/復元時 ： 取り出したデータからパリティを再計算し、一致を確認する
1文字 = 8bit = 1byte
emojiはUnicode上どうなっているか？
🦌 は U+1F98C
「このコードは鹿の絵文字」とだけ決まっている
⇔ 絵は表示する環境次第！
シーザー暗号は極めてプログラム化しやすい
why: 文字はすべて数字で表現されているから
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
FAX通信での採用
zipで利用されている
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
応用ソフトウェアの例として、自習使うテキストエディタを今のうちに入れます
wordは装飾情報等が入ってしまうため、コーディングには不適
コーディングのためにはテキストエディタを用いる
「保存」操作を忘れずに
画面上で編集している内容は「主記憶装置」上にしかない = 終了時には揮発する
上記内容を「補助記憶装置」に「保存」する必要があることに注意
小テスト
タイピングテスト