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プログラムはなぜ動くのか

プログラムはなぜ動くのか. ①プログラマにとってＣＰＵとはなにか. プログラムって何？. コンピュータに実行させる処理の順番を示すもの。 運動会やコンサートのプログラムのように、「何かを行う順番を示すもの」という意味。. プログラムの中には、何が含まれている？. プログラムは、 命令とデータ の集合体になっています。 例えば、Ｃ言語のｐｒｉ n ｔｆ（ ” こんにちは ” ）；というプログラムは、ｐｒｉ n ｔｆが命令であり、 ” こんにちは ” がデータです。. マシン語って何？. ＣＰＵが直接解釈できる言語。

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プログラムはなぜ動くのか

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Presentation Transcript

  1. プログラムはなぜ動くのか

  2. ①プログラマにとってＣＰＵとはなにか

  3. プログラムって何？ • コンピュータに実行させる処理の順番を示すもの。 • 運動会やコンサートのプログラムのように、「何かを行う順番を示すもの」という意味。

  4. プログラムの中には、何が含まれている？ • プログラムは、命令とデータの集合体になっています。 • 例えば、Ｃ言語のｐｒｉnｔｆ（”こんにちは”）；というプログラムは、ｐｒｉnｔｆが命令であり、”こんにちは”がデータです。

  5. マシン語って何？ • ＣＰＵが直接解釈できる言語。 • Ｃ言語やＪＡＶＡなどで記述されたプログラムは，最終的にマシン語に変換されます。

  6. 実行時のプログラムはどこにある？ • メモリー（メインメモリー）にコピーされてから実行されます。

  7. メモリーのアドレスとは、何ですか？ アドレス メモリーの内容 • メモリー上で命令やデータが格納されている場所を示す値。 • 番地とも呼びます。 ０１００ 命令：０１０５番地の値をアキュムレータに格納せよ ０１０１ 命令：０１０６番地の値を汎用レジスタに格納せよ ０１０２ 命令：アキュムレータの値に汎用レジスタの値を加算せよ。 ０１０３ 命令：アキュムレータの値をディスプレイに表示せよ ０１０４ 命令：プログラムを終了せよ。（ＯＳに戻れ） ０１０５ データ：１２３ ０１０６ データ：４５６

  8. コンピュータの構成要素の中で、プログラムを解釈・実行する装置は何ですか。コンピュータの構成要素の中で、プログラムを解釈・実行する装置は何ですか。 • ＣＰＵ。（ＣＥＮＴＲＡＬ　ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ　ＵＮＩＴ） • 中央処理装置のこと。 • プログラムの命令にしたがって、データの演算やコンピュータ全体の制御を行う装置をＣＰＵと呼びます。 • 多くのトランジスタから構成されたＩＣという電子部品からなる。

  9. プログラム実行のイメージ #include<stdio.h> int main() { int data[100]; ０１１００１０００１１１００１０１１００１０ ０１１００１０１１０００１１００１０１１００

  10. ＣＰＵを構成する４つの機能要素 制御装置 レジスタ１ ・ ・ ・ 演算装置 レジスタ２ クロック レジスタｎ

  11. コンピュータの５大装置 • 制御装置　　 入力・記憶・演算・出力の各装置が効率よく動作するようにコントロールする装置。 • 演算装置　　 記憶したデータをもとに命令に従って四則演算や比較判断を行う装置。 全商　３級

  12. レジスタってなに？ • 処理対象となる命令やデータを格納する領域で一種のメモリーのようなもの。 • １つのＣＰＵの内部には種類によって異なるが２０～１００個ほどのレジスタがある。 • プログラムはレジスタを対象として記述される。 • 16ビットＰＣや32ビットＰＣという時の「○○ビット」とは、レジスタの桁数のことを表す。

  13. 主なレジスタの種類とその役割

  14. プログラムの流れを決めるプログラムカウンタプログラムの流れを決めるプログラムカウンタ プログラムカウンタ アドレス メモリーの内容 ０１００ ０１００ 命令：０１０５番地の値をアキュムレータに格納せよ プログラムの流れ ０１０１ ０１０１ 命令：０１０６番地の値を汎用レジスタに格納せよ ０１０２ ０１０２ 命令：アキュムレータの値に汎用レジスタの値を加算せよ。 ０１０３ ０１０３ 命令：アキュムレータの値をディスプレイに表示せよ ０１０４ ０１０４ 命令：プログラムを終了せよ。（ＯＳに戻れ） ０１０５ データ：１２３ ０１０６ データ：４５６ ＊実際には、１つの命令やデータが複数のアドレスにまたがって格納されている。

  15. 基本制御構造 処理の流れは、順次、選択、繰り返しの３つの構造で表現できる。

  16. 順次構造 処理１ 処理２ 処理３

  17. 選択構造 偽 条件 真 処理１ 処理２

  18. 繰り返し構造 偽 繰り返し条件 真 処理

  19. 選択、繰り返しのしくみは？ • プログラムの中に条件分岐や繰り返しがある場合は、それらのマシン語命令が、プログラムカウンタの値を任意のアドレスに（＋１でない値に）設定することになる。

  20. ＣＰＵにできることは、いたって単純

  21. ②データを２進数でイメージしよう

  22. ３２ビットは、何バイトですか？ • ８ビット＝１バイトなので、３２ビットは 　３２÷８＝４バイトになります。

  23. ０１０１１１００という２進数は、１０進数でいくつになりますか０１０１１１００という２進数は、１０進数でいくつになりますか • ２進数の各桁に重みに掛けた結果を足すことで１０進数に変換できる。 ０１０１１１００ ２ １ ３ ０ ５ ６ ７ ４ ２ ２ ２ ２ ２ ２ ２ ２ （０１０１１１００）２＝4+8+16+64 =92

  24. ００００１１１１という２進数を、２桁左シフトすると、元の数を何倍したことになりますか。００００１１１１という２進数を、２桁左シフトすると、元の数を何倍したことになりますか。 • ２進数を１桁左シフトすると、元の値が２倍されます。２桁左シフトすると、４倍されます。 （００００１１１１）２＝１５１０ ２倍 （０００１１１１０）２＝３０１０ ４倍 （００１１１１００）２＝６０１０

  25. なぜコンピュータが情報を２進数で扱うのか？なぜコンピュータが情報を２進数で扱うのか？

  26. ３２ビットは、何バイトですか？ • ８ビット＝１バイトなので、３２ビットは 　３２÷８＝４バイトになります。

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