図解でわかる
PCアーキテクチャのすべて


プロローグ


第1章 PCの基本構成を見てみよう

 1 PCアーキテクチャとは
  ●PCアーキテクチャの概念 14
  ●PCとは何か 15
  ●日本市場におけるPCの普及 16
  ●ハードウェアとソフトウェアの関係 18
  Column ソフトウェアの体系と種類 19
 2 コンピュータの基本構成
  ●コンピュータの基本機能・入力と出力 21
  ●コンピュータに共通する基本構成 22
  ●ノイマンによるプログラム内蔵方式 24
  Column 最初に市販されたPCとは 25
 3 コンピュータにおけるPCの位置
  ●PCが登場するまでのコンピュータの進化 27
  ●コンピュータにおけるPCの位置づけ 28
  Column PCに関係するさまざまなコンピュータ 29
  ●PCに対する市場ニーズの動向 30
  Column Windows系OSの進化 32
 4 昨今のPCのシステム構成と構造
  ●据え置き型PCの種類 33
  ●ノート型PCの種類 35
  ●携帯型PCの種類 36
  ●PCの基本的なシステム構成 37
  Column キーボードとマウス 40
  ●PC本体の内部構成 42
  ●単位の接頭語 44


第2章 デジタル処理と論理回路の基礎

 1 PCとデジタルデータ
  ●アナログとデジタルの概念 46
  ●PCがデジタルを用いる理由 48
  ●デジタルとアナログの双方向変換 50
  Column シリアル転送とパラレル転送 53
 2 PCにおける記数法
  ●2進法とは 55
  ●2進数における負の表現 56
  ●2進数における加減乗除 57
  Column 10進/2進変換と2進/10進変換 59
  ●16進法とは 60
  Column 2進数と文字コード 61
 3 論理回路の基礎知識
  ●論理回路とは 63
  Column 回路のベースにある考え方 64
  ●組合せ回路 65
  ●その他の論理回路 66
  ●算術演算器 67
  ●順序回路 72
  Column シフトレジスタの仕組み 74


第3章 PCの中枢・マザーボード

 1 マザーボードの基礎知識
  ●そもそもボード(カード)とは 78
  ●マザーボードとは 79
  ●PC内のマザーボード 81
  Column 多層構造を持つマザーボード 82
  ●マザーボードの全体像 83
  Column BIOS・BIOS ROM・CMOS 85
  ●いろいろなマザーボードの仕様 86
  Column マザーボードの新規格・BTX 88
 2 マザーボード上のバス
  ●バスとは 90
  ●バスのデータ転送 91
  Column PCの世界で用いられる主な単位 94
  ●3系統のバス 96
  Column 内部バスと外部バス 99
 3 チップセット
  ●チップセットとは 101
  ●チップセットに存在する2つのユニット 103
  ●ノースブリッジ(North Bridge) 105
  ●サウスブリッジ(South Bridge) 107
  Column ノースブリッジとサウスブリッジの接続技術 109
  ●バスマスタとDMA 110
  ●チップセットの進化と種類 112
  Column オンボードで提供される機能 114
 4 マザーボード上の拡張バスとスロット
  ●拡張スロットの必要性 116
  ●AGPバスとスロット 117
  ●PCIバスとスロット 119
  ●PCIバスの進化 120
  ●消えたISAバスとEISAバス 122
 5 マザーボード上のI/Oインタフェース
  ●マルチI/Oコントローラとは 124
  ●サウスブリッジとI/Oコントローラ 126
  ●バックパネルコネクタ 128
  Column コネクタのアイコン 129
  ●FDDコネクタ・IDEコネクタ・シリアルATAコネクタ 130
  Column IDE/E-IDEの特徴 132
 6 CPUソケット
  ●CPUソケットの種類 135
  Column カセット形状のCPUに対応するスロット 138


第4章 CPUの構造と働き

 1 CPUの基礎知識
  ●CPUとは 142
  ●CPUとクロック 143
  ●外部クロックとコアクロック 144
  Column PLLによる異なるクロックの提供 146
  ●コア電圧とI/O電圧 147
  ●CPUパッケージの種類 150
  ●姿を消したカセット形状のCPU 152
  Column ヒートシンクとCPUファン 153
  ●ダイとプロセスルール 154
  Column トランジスタとCPUのダイ 156
 2 CPUの歴史と種類
  ●CPUの登場と進化 158
  Column nビットCPUの意味 159
  ●16ビットCPUから32ビットCPUへ 161
  Column プロテクトモードとマルチタスク 162
  ●32ビットCPUの普及 164
  ●Pentiumの登場 165
  ●PentiumProとMMX Pentium 167
  Column CPUの性能評価指標 169
  ●カセット形状CPUの登場 170
  ●昨今のCPU事情 172
  Column 省電力化対応のCPU 174
 3 CPUの動作原理
  ●CPUの内部構造 176
  ●命令の実行サイクル 179
  ●パイプライン処理の特徴 180
  ●パイプラインハザード対策 182
  ●スーパースカラとハイパースレッディング 184
  Column CPUの性能評価に必要なIPC 186
 4 命令セットの種類
  ●命令セットの仕組み 188
  ●オペコードとオペランド 189
  Column さまざまなレジスタ 191
  ●MMXテクノロジ 192
  ●3DNow! テクノロジにおける命令 195
  ●SSEにおける命令 197
 5 割り込み処理
  ●割り込みとは 201
  ●内部割り込みと外部割り込み 202
  ●割り込みに対応したCPUの動作 205
  ●IRQとI/Oポート 207
 6 64ビットCPU
  ●64ビットCPUとは 211
  ●外部メモリへのアクセス形態 213
  ●ノースブリッジとのアクセス技術 214
  Column 64ビットCPUと対応ソフトウェア 215
  ●PC向け64ビットCPU 216


第5章 情報の保管場所・メモリ

 1 メモリの基礎知識
  ●メモリとは 220
  ●半導体メモリの種類 221
  Column 書き込みが可能なROM 222
  ●メモリシステムの階層構成 223
 2 キャッシュメモリ
  ●キャッシュメモリの仕組み 226
  ●キャッシュメモリのアクセス手順 228
  ●1次キャッシュと2次キャッシュ 229
  Column 3次キャッシュのダイへの収容 231
  ●ライトスルーとライトバック 233
  Column FSBとBSB 234
 3 メインメモリ
  ●メインメモリとは 236
  ●メモリモジュールの構造 237
  ●メインメモリの基本機能と内部構造 239
  ●DRAMの種類 240
  Column 高クロック化に対応するメモリの転送方式 243
  ●デュアルチャネルDDR(チャネルの二重化) 244
  ●メモリモジュールとその種類 246
 4 仮想メモリ
  ●仮想メモリとは 249
  ●仮想メモリの動作 250
  Column メモリマッピングの種類 252


第6章 入出力機器とインタフェース

 1 ディスプレイ装置とビデオカード
  ●ディスプレイ装置 256
  Column TFT液晶ディスプレイの構造 257
  ●同期周波数とコントラスト比 259
  ●カラー画像を表現するメカニズム 259
  ●表示モード 261
  ●ビデオカードとは 262
  ●ディスプレイ接続インタフェース 264
  Column AGPの機能と特徴 265
  ●ビデオメモリと表示モードの関係 266
  Column 普及するテレビキャプチャカード 268
 2 サウンド機能
  ●サウンド機能とは 270
  Column USB接続によるオーディオ機能 271
  ●サウンド機能対応入出力ポート 272
  ●サウンド機能の内部構造 274
  Column 代表的なオーディオ圧縮技術 276
 3 ネットワーク機能
  ●LANへのPC接続 277
  ●イーサネットの規格 278
  ●無線LANの規格 280
  Column インターネットへのアクセス形態とLAN 282
 4 PCの外部インタフェース
  ●SCSI 284
  ●IEEE1394 286
  ●USB(Universal Serial Bus) 288
  Column RS-232Cインタフェース 289
  ●無線通信のインタフェース 290


第7章 補助記憶装置と記録メディア

 1 ハードディスク
  ●大容量ハードディスクに対するニーズ 294
  ●ハードディスクの内部構造 295
  Column コンピュータ以外にも用いられるハードディスク 298
  ●IDEハードディスク 299
  Column ハードディスクの進化 301
  ●SCSIハードディスク 302
  ●ファイルシステムの進化 304
  ●大容量ストレージ技術 305
  Column さまざまな小型の記録メディア 307
 2 CDドライブ
  ●ベーシックな光学メディア・CD-ROM 309
  ●CD-ROMのトラック構造と読み取り方式 310
  ●CD-ROMドライブの内部構造 312
  Column 倍速表記の意味 314
  ●CD-Rとは 315
  ●CD-Rへの書き込み方式の種類 316
  ●CD-RWとCD-R/RWドライブ 318
  Column フロッピーディスクとドライブ(FDD) 319
 3 DVDドライブ
  ●DVDとは 321
  ●記録容量から見るDVDの種類 322
  ●DVDドライブ 323
  ●DVDと画像圧縮技術 325
  Column その他の圧縮技術 327


エピローグ
参考文献
INDEX