パソコンを操作する原理

質問

パソコンを動かす電気信号とその電気信号を操作する電気信号の関係は、共振、同調現象とは言わないのですか？電気信号を操る電気信号、この関係はどう説明すれば良いですか？

回答No.7

QCD2001 · ベストアンサー

「共振」というのは、コイルとコンデンサーを組み合わせた回路に高周波電流を流すと、ある周波数の電流が回路の中にとどまっている現象を指すので、コンピュータとは全く関係ありません。

コンピュータは２進数という１と０だけでいろいろな数を表しているということは聞いたことがあるかと思います。１と０は電流のオンとオフに対応させることができます。ですから、コンピュータで扱う数字はスイッチのオンとオフの組み合わせで表しています。ということはつまり、コンピュータというのは、無数のスイッチの塊なのです。スイッチの１個の大きさは１／１００ｍｍ程度以下です。そんな微小のスイッチが数百万個以上がパソコンの中に入っているのです。

さてこのスイッチをオンにしたりオフにしたりするのは電気信号です。あるスイッチに、電気信号を送ると、そのスイッチがオフからオンに変わります。もう一度電気信号を送るとオンからオフに変わります。この時の、スイッチがオンになったりオフになったりするのを制御している電気信号は制御信号と呼ばれます。

＞パソコンを動かす電気信号とその電気信号を操作する電気信号の関係は

ちょっと混乱があるようです。
パソコンはスイッチの塊です。パソコンを動かすということはそのスイッチを動かすということですから、パソコンを動かす電気信号は制御信号になります。スイッチによってオンになったりオフになったりしているで電気信号が、液晶画面に表示されたりビープ音を発生したりしているわけです。

質問者さんが「パソコンを動かす」と言っているのが、「パソコンの中でいろいろな計算をしたり情報処理をしたりすること」ではなくてその結果を「液晶画面に表示する」ことだけを指しているのであるなら、スイッチの集合体であるコンピュータ本体が制御している液晶画面やビープ音などの音響装置を「動かす」電気信号は、スイッチの集合体の計算結果の電気信号であり、制御・被制御の関係にあります。

コンピュータは複雑に重なり合った階層構造をしており、それぞれが制御・被制御の関係にあるとお考えください。

お礼

皆さんありがとうございました。皆さんベストアンサーに選びたかったです。大変、勉強になりました。

回答No.6

cwdecoder

まずはデジタル回路の基礎から勉強されるといいと思います。

できれば、バイポーラトランジスタやFETの動作、基本的なアナログ回路についても調べてみてはいかがでしょう。

回答No.5

shintaro-2

>パソコンを動かす電気信号とその電気信号を操作する電気信号の関係は、共振、同調現象とは言わないのですか？

言いませんね
どうしても共振、同調と言いたいのであれば
ブルートゥースや無線LANなどの無線系が
共振、同調を利用しています。

>電気信号を操る電気信号、この関係はどう説明すれば良いですか？

照明を点灯させるのと一緒です。
あれは別に、共振でも同調でもありません。

ICの中の個々の半導体素子の特定の端子の電圧が変化して
別の端子の電圧が変化した（スイッチのようなもの）ということの積み重ねです。

回答No.4

SPROCKETER

パソコンの動作原理を考える場合には、まず、メモリーの最小単位であるビットから考えた方が良いでしょうね。

　ビットというのは、０か、１を記憶して置ける２進数の記憶装置です。フリップフロップ回路で実現出来るものですが、要するに静電容量を短時間保存出来るコンデンサと考えて良いでしょう。

　このコンデンサに書き込み信号を送って、０か、１に充電したとします。その後は周期的に電荷をチェックする回路が働いて、同じ信号を維持するように充電動作が繰り返されます。これをダイミックメモリーと呼びます。

　これにより、一度書き込まれた信号は電源を切るまで保存され、ＣＰＵが書き換えるまで続きます。ＣＰＵはメモリーや演算回路を同期する信号線のクロックチャートに合わせて動作しているわけで、クロック信号が同期していないと正常に動きません。

　ＣＰＵはクロックチャートに合わせてメモリーデータを読み取ったり、演算したり、書き込んだりしているわけですが、今のＣＰＵはメモリーの動作速度よりも遥かに高速で動かす為に、高速メモリーのキャッシュメモリーを内蔵しています。

　メモリーから読み取った命令コードやデータはキャッシュメモリーに一時保存され、以降は、同じアドレスをアクセスする時にはキャッシュメモリーの値を優先して読み取ります。逆に書き込む時には、キャッシュメモリーだけではなく、メモリーにも書き込みます。

　これによって、同じメモリーの値を何千回も繰り返し読み取るような動作をする時には、キャッシュメモリーの値を読むようにすれば、処理速度が１０倍速くなったりするわけです。繰り返し動作が多いプログラムで、キャッシュメモリーは威力を発揮します。

　ＣＰＵには最も高速なメモリーであるレジスタと呼ばれるメモリーが内蔵されています。レジスタは演算、読み取り、書き込み、比較、論理演算、ビットシフトなど、プログラム上で実行される命令で使用される重要なメモリーです。

　ＣＰＵ内の回路パターンを見ればわかりますが、命令や演算を実行する為に、内部は非常に複雑な回路設計になっています。

　パソコンは複雑な電気信号のやり取りで動作する複雑な機械で、共振や同調のような単純な現象とは違います。詳しくはパソコンやＣＰＵの解説書を読んでみてください。

回答No.3

2SB110

パソコンの内部が100%デジタルかというとそうではありませんが、でもほとんどがデジタル信号です。デジタル信号を扱う上では、共振や同調という現象は非常に嫌われます。共振とか同調というのは、回路の固有の振動に倣う動作ですが、やりたいことはそうではなく、自分の都合で相手をコントロールすることです。だから共振などの現象があると、自分の都合にならなくなってしまうのです。（制御タイミングが自由にならない）

電気信号を操る電気信号、という関係は何か不思議ですか？パソコンに限らず、小さな信号で大きな信号をコントロールすることはよくあります。例えば、電車を動かすには大きな電力が必要ですが、運転席のコントローラにはモータに与えるパワーの電力そのものではなくその情報だけが小さな電気信号のかたちで来ています。VVVF等の装置で運転手が指示した小さい電気信号を大電力に変換してモータを回すわけです。まさに、電気が電気をコントロールしています。このような例はいたるところにあります。

回答No.2

bardfish

CPUのことでいいのかな？

CPUの動作原理は「スイッチング」ですよ。
初期のコンピューターはリレー回路で構成されていました。

フリップフロップ回路でビット列を保持してクロックと呼ばれる同期信号で次のステップに進む・・・

回答No.1

trytobe

そこまで広い概念での専門用語というのは無く、タイミングを合わせるという意味に限れば、

・同期信号
・クロック信号

くらいしかないのではありませんか。