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情報処理工学01資料 /infoeng01

情報処理工学01資料 /infoeng01

公立小松大学臨床工学科1年生向けの講義「情報処理工学」の第1回資料です.

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Kazuhisa Fujita

September 29, 2022
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  1. 講義スケジュール 1. ガイダンス,10進数,2進数,16進数の 表現と変換 2. 2進数における四則演算,2進数におけ る負数表現 3. モノクロ画像の表現(解像度,階調, データ量)

    4. カラー画像の表現(光の3原色,階調 と色の種類,データ量) 5. 論理回路(論理式,ブール代数,真理 値表,ベン図) 6. 論理回路(論理回路) 7. 論理回路(カルノー図,半加算器,全 加算器) 8. 定期テスト1,コンピュータの基本構成 9. 入出力装置(周辺装置) 10. 補助記憶装置(記憶媒体,特性,用 途) 11. コンピュータの動作原理(起動の仕組 みとオペレーティングシス 12. プログラミングの基礎(プログラム構 築の基本とフローチャート 13. データ通信とネットワーク 14. 情報セキュリティ(認証技術,暗号技 術) 15. 情報セキュリティ(10大脅威,セキュ リティ対策の基本),定期テスト2
  2. アナログデータとデジタルデータ • アナログデータ • 利点 • 音や画像をそのままで保存できる. • 欠点 •

    劣化しやすい. • ノイズに弱い. • 正確にコピーすることが難しい. • デジタルデータ • 利点 • 劣化しにくい. • ノイズに強い. • 正確にコピーできる. • 欠点 • 音や画像をそのまま保存できない. コンピュータが扱える.
  3. コンピュータと2進数 • コンピュータの内部では情報は2進数で表現されている. • コンピュータを理解するためには2進数を理解する必要がある. • 2進数とは0と1のみで表現された数. • コンピュータは電気で動いている. •

    電気で数字を表すには, • 電気が流れているか(1),いないか(0) • 電圧がある値より大きいか(1) ,小さいか(0) • スイッチが入っているか(1) ,いないか(0) • このような状態を2値状態を使う. • もし,0-1Vは0,1-2Vなら1,2-3Vなら2などと電圧の範囲ごとに数字を当 てはめると,どのような不都合が生じるか?考えてみよう.
  4. 2値状態と情報表現 • 信号 意味 青 黃 赤 進行できる 点灯(1) 消灯(0)

    消灯(0) 進行できないが, 安全に停止できな い場合を除く 消灯(0) 点灯(1) 消灯(0) 進行できない 消灯(0) 消灯(0) 点灯(1)
  5. データ量の単位 • コンピュータでは,あらゆるデータが2進数で表されている. • その為,コンピュータで扱うデータの量は2進数を扱うのに便利な ように決められている. • ビット (bit) •

    データが2進数何桁で表されるかを表す量 • あるデータが001で表されるのならば3ビットとなる. • バイト (byte) • 8ビットで表されているデータの量を1バイトとする.
  6. N進法 • 10進法 • 我々が普段使っている0から9までの数字を用いて状態を表す方法 • 10進法で表された数を10進数という. • 2進法 •

    0と1のみを用いて状態を表す方法 • N進法 • 0からN-1までの数字(文字)を用いて状態を表す方法 • 進法を明記する場合 • 10進法の10と2進法の10は見た目は一緒だが意味が異なる. • 区別をつける場合は,下付き文字に進法を明記する. 10進法 2進法
  7. 10進法 千の位 百の位 十の位 一の位 2 7 0 2 10^3が2個ある

    10^2が7個ある 10^1が0個ある 10^0が2個ある x^yはxのy乗を表す. 白山2702m n桁に書かれた数値は,10^(n-1)の重みを表す.
  8. 2進法 2^3の位 2^2の位 2^1の位 2^0の位 1 0 1 0 2^3が1個ある

    2^2が0個ある 2^1が1個ある 2^0が0個ある 異なる進数に変換することを基数変換という.
  9. 16進法 16^1の位 16^0の位 1 A 16^1が1個ある 16^0がA (10)個ある 10進数 16進数

    0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 A 11 B 12 C 13 D 14 E 15 F 対応表
  10. なぜ2進数を4桁に区切るのか • 4桁の2進数は0000から1111まである. • これを10進数に変換すると0から15である. • 1桁の16進数は0からFまである. • これを10進数に変換すると0から15である. •

    4桁の2進数と1桁の16進数は共に10進数の0から15までの数値を表 すことが出来る.つまり,2進数4桁を16進数1桁として取り扱って 良いと言える.
  11. 第38回ME2種 2進数11000101を16進数で表したのはどれか. 1. 3C 2. 67 3. 9A 4. C5

    5. F1 11000101 1100 0101 C 5 4桁ごとに分ける それぞれ16進に変換 別解(計算ミスをしやすいのでお勧めしない) 11000101 2 =2^7+2^6+2^2+1=128+64+4+1 =197 10 =C5 16
  12. 問題 • 16進数63を2進数で表したのはどれか.第27回臨床工学技士国家試 験 1. 1000101 2. 1000111 3. 1001101

    4. 1010101 5. 1100011 16進数の各桁の数を2進数で表し,それを並べれば,16進 数を2進数に変換できる.それぞれの数を2進数で変換する と 616 = 01102 316 = 00112 となる. よって,6316 = 01100011ので,答えは5となる. ここでのポイントは,各桁の数を4桁の2進数にすることで ある.3は2進数で11ではあるが,それも0011のように使 わない上の2桁は00とし,無理やり4桁で表す.