気合でなんとか

@ningensei848が頑張った記録

2017秋学期 月曜 コンピュータシステムとネットワーク 2週目

コンピュータの歴史と構成

三つの特徴

 

  1. 高速計算:秒間 数百億回以上
  2. 正確計算:人のように計算ミスが起こらない
  3. 大容量記憶:あらゆる形式のデータを大量に保存できる

 

 

現在までの歴史的経緯

第一世代(1951-1957)

世界初のコンピュータがアメリカのペンシルベニア大学にて開発される(1946年)。軍事用に作られたそれは、ENIACと呼ばれ、論理素子として真空管を採用していた。1951年に世界で初めて商用化され、コンピュータが世界に飛び立つことになる。※世代とは、論理素子ごとに分けられる
(これの違いにより、根本的な計算速度の飛躍的向上が見られる)

第二世代(1958-1963)

論理素子としてトランジスタダイオードを採用。USSC(universal solid state computer)は史上初の半導体コンピュータである。ここから、あのIBMが開発に参加してくる。(IBM7090,1958年 IBM1401, 1959年など)

第三世代(1964‐1974)

このあたりから半導体集積の技術が飛躍的に発展し、ICとLSIを論理素子として採用するようになる。これにより、回路の小型化・処理速度の高速化・信頼性の向上という恩恵が得られた。IBMシステム360(1964年)は世界的に注目され、後継のIBMシステム370では計算速度がマイクロ秒からナノ秒へ進化した。

この世代から超高速計算用のスーパーコンピュータ(CRAY-1)の開発、高級言語の開発(BASIC言語、FORTRANなど)が行われた。

第四世代(1980‐現在)

ICのさらなる進化により、論理素子としてVLSI(very large scale integration:超大規模集積回路)を採用する時代になった。また、磁気ディスク・磁気テープ・光ディスクなどの周辺装置の性能も向上し、仮想記憶やマイクロプログラムといった技術の開発も行われた。

ここに来て初めて、家庭用コンピュータ(PC)が登場する。C言語Pascal言語などの高級言語も登場し、急速に普及していく。

第五世代(研究段階として1992‐)

以下wikiを参照のこと(日本的には黒歴史っぽい)

第五世代コンピュータ - Wikipedia

※論理素子云々の基準は、ノイマン型コンピュータについて当てはまるものである。第五世代では、コンピュータそのものの型を変えてしまおうというアプローチがなされている。以下に例を挙げる。

ノイマン型コンピュータでは0,1の二値しか扱えない(bitであらわされる)

しかし、量子コンピュータでは「量子ビット」(quantum bit; qubit)を用いることで、量子ビットがn個あるとき、2のn乗の値が扱えることになる。そのため、数千qubitの量子コンピュータが開発された場合、これまでのコンピュータを軽く超える並列処理能力を得ることになる。

ノイマン型コンピュータは人の感覚器を模倣して作られている。ニューロンコンピュータでは、ヒトの脳の神経組織(ニューロン)を模倣して計算する。ニューラルネットワーク制御を基本理論とする。

デオキシリボ核酸 (DNA) の4種類の塩基を演算素子にして計算をする。そのため、並列して膨大な計算ができるとされる。現在のコンピュータが苦手とする組み合わせ問題などに効果が期待できるらしい。

 

コンピュータ内部では、なぜ二進法が採用されているのか

(授業時に聞くこととする)

 

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