コンピューター ＆ テクノロジー 解体新書 Ron White 2016.2.10.

2016.2.10.　 ビジュアル版　コンピューター ＆ テクノロジー 解体新書

How Computers Work 10^th Edition           2015

著者　Ron White　パソコンに草創期から関わり、20年にわたって『How Computers Work』を10版まで執筆。各紙、.comの編集長、コラムニスト

Illustrator　Timothy Edward Downs　受賞歴のある国民的イラストレーター

訳者　トップスタジオ

発行日           2015.9.28.　初版第1刷発行

発行所           SB Creative

本書のサポートページ

http://isbn.sbcr.jp/84291/

シリーズ累計200万部の世界的ベストセラー！
コンピューターの動作原理から、ハードウェア、ソフトウェア、通信、Webサービス、印刷まで、コンピューター・IT技術のしくみがすべてわかる究極のイラストガイド

今や、コンピューター・IT技術はビジネスから日常生活まで、私たちの活動のあらゆる領域に浸透しています。
本書では、ハードウェア内部のしくみ、プログラムが働くしくみ、グラフィックスやゲームやネットワークのしくみ等々を、過去から現在までさまざまな分野にわたって網羅して、美しい精細なイラストと丁寧な解説で徹底図解しています。

●イラストによって初心者の方が技術をイメージで理解することができます。
●技術のしくみについてはもちろん、歴史的な過程も紹介されています。
●ITプロフェッショナルが大切にしている、深い知識まで含まれています。

Part 1：    コンピューターを支えるサイエンスとハードウェア技術

半世紀前、物理学の必須科目は6つの単純機械を学ぶこと　⇒　輪軸、梃子、滑車、斜面、くさび、ねじ

電気と光は、電磁スペクトルの2つの相　⇒　物理学の基本的な原理を組み合わせてできた新しい道具がコンピューター

Chapter 1：      目に見えない組み立てブロックの世界

コンピューターを動かしているのは素粒子

電磁波は、広大な帯域を持つ周波数帯域である電磁スペクトルの一部であり、波を伝えるいかなる種類の媒質を必要としない、真空中を伝わる唯一の波

波を使って情報を送信する技術は、波をON/OFFするだけ。発生回数と持続時間の組み合わせで情報を符号化する

単純な音の波を変化させる方法を変調といい、周波数変調(FM)、振幅変調(AM)、パルス変調の3つの方式がある

Chapter 2：      コンピューターが記憶する仕組み

すべてのマイクロチップの基本的な構成単位であるトランジスタが情報を操作するやり方を2進法と呼ぶ。トランジスタに電流が流れる状態を｢1｣、流れない状態を｢0｣と定義し、｢1｣と｢0｣の2つの値をとる基本単位をビットと呼ぶ。ビットの値を保持する十分な数のトランジスタがあれば、コンピューターはどのような値でも作り出すことができる

初期のパソコンのプロセッサは16ビットを一度に処理できたが、それは10進数の65,535を上限とする制約があったが、プロセッサがグレードアップして64ビットを一度に処理できるようになり、これは10進数の281,474,976,710,655に当たる

Chapter 3：      小さなプロセッサが大きな仕事をする仕組み

Chapter 4：      マザーボードが指揮するデータ交響曲

Part 2：    ソルトウェア――コンピューターが紡ぐ詩

ソフトウェアには2種　⇒　オペレーティングシステムとアプリケーション

Chapter 5：      言葉がプログラムになる仕組み

Chapter 6：      代表的なアプリケーションソフトの仕組み

Chapter 7：      ゲームが世界を創造する仕組み

Chapter 8：      セキュリティソフトウェアが侵入者を撃退する仕組み

Part 3：    コンピューターの進化

Chapter 9：      コンピューターのDNAの起源

Chapter 10：  小さな変化が大きな成果を生み出す仕組み

Chapter 11：  小型になったパソコン

Chapter 12：  スーパーコンピューターの進化

Chapter 13：  カメラが思い出を記録する仕組み

Part 4：    私たちの感覚を広げるコンピューター

Chapter 14：  様々なコンピューター技術

Chapter 15：  コンピューターが映像を作り出す仕組み

Chapter 16：  コンピューターが耳を刺激する仕組み

Part 5：    インターネットの誕生と発展

Chapter 17：  ネットワークがコンピューターを結び付ける仕組み

Wi-Fiの規格　⇒　IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineeers)の番号802.11で識別される。新しい規格は古い規格とほぼ互換性があるので、802.11acは他の2種のアクセスポイントでも動作するが、逆は成立しない

規格	802.11g	802.11n	802.11ac
有効範囲	約11～140ｍ	約21～250ｍ	約21～250ｍ
速度	6～54Mbps	7～150Mbps	87～866Mbps
周波数	2.4GHz	2.4GHz/5GHz	2.4GHz/5GHz

Bluetoothは、スカンジナビアを統一したデンマーク王の名に由来し、電子機器間の無線による音声およびデータ通信を統一するための標準プロトコル

Chapter 18：  インターネットで世界とつながる仕組み

インターネット上でのあらゆる体験は、データを通信事業者の最寄りの加入者局からあなたのコンピューターで受け取ることで可能になる。そのための接続手段の代表的なものは、Digital Subscriber Lineと、CATVで、提供業者はデータ送信の最高速度を競うが、現実には速度の障碍となる様々な理由がある

①   レイテンシ(待機時間)　⇒　アイドリング時間のことで、光は真空中を1,600km進むのに約5ms(ミリ秒)かかるが、一般に、人工衛星経由のインターネット通信では、データパケットごとに50～100msの遅延が生じる

②   無線通信の使用　⇒　Wi-Fiは、有線のイーサネット接続よりもレイテンシが長く、また電波干渉の影響をより強く受ける

③   マルウェア　⇒　ワームやウィルスによる妨害

④   アプリケーションの過剰な負荷　⇒　他のアプリが動いている間は、ブラウザーとの間でCPUの競合が生じ、伝送速度が低下

⑤   ルーターやモデムに対する過剰な負荷　⇒　他の誰かが同時にインターネットに接続しようとすると、他の通信要求の処理待ち時間が生じて、通信時間が2倍以上になることがある

⑥   天候などによる通信障碍　⇒　天候や電気的ノイズの影響

⑦   トラフィック負荷　⇒　インターネット利用者の集中によるトラフィックの渋滞

周波数(ヘルツHz)が高い波ほどデータの伝送能力は高くなる

Chapter 19：  すべてを便利にするウェブの仕組み

ブラウザーがページを開く仕組み　⇒　ブラウザーのツールバーのアドレス入力欄にURL(Universal Resource Locator)を入力

http://www.quepublishing.com/index.html

http　⇒　World Wide Web上の当該サイトがHTML(Hiper Text Markup Language)を用いて実装されたサイトであることを示す。他にftp(ファイル転送プロトコル)などがある

://　⇒　これより後ろの文字列が実際のURLであることをブラウザーに知らせる

www　⇒　当該サイトがWorld Wide Web一部であることを示す。wwwはインターネットのサブセットで、通常wwwを入力する必要はない

quepublishing　⇒　ドメイン名登録業者(レジストラ)を使って登録した固有のドメイン名。インターネットの各資源の割り当てを調整しているICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)の監督下でレジストラがドメイン名を登録する

com　⇒　トップレベルのドメイン名で、当該サイトを提供する人物または団体の目的を示す。Comは商業サイト、eduは学校、govは行政機関、orgは主に非営利組織で使用。米国以外ではjp、de、cnなど国を表す

index.html　⇒　当該サイトの特定のページファイルで、拡張子.htmlによってブラウザーはページがHTMLを用いて実装されていることを知る

Cookieで細かいデータをやり取りする仕組み

クッキーCookie　⇒　Webサイトの提供者が、Webブラウザーを通じて、訪問者のコンピューターに一時的にデータを書き込んで保存させる仕組み。Webブラウザー内に蓄積される一種の来歴情報です。ユーザの意思とは無関係に、自動的にユーザに関連する情報、そのサイトの訪問回数などが記録されます。

たとえば最初にサイトを訪問した際、居住地などの情報をCookieとして保存しておくと、次回以降の訪問時にはその地域に合った情報を自動的に表示させることができます。また、サイトを閲覧した際、「こんにちは、○○さん」などと表示されているのもCookieによって閲覧者の特定がなされているからです。

Cookieは、住所や名前などの情報を毎回入力する手間を省けるメリットがある一方で、保存される情報は一切暗号化されないため、セキュリティ関連の情報については慎重になる必要があります。特に初めて訪れるサイトなどの場合は、Cookieを利用してアクセス履歴等の情報を収集されないように、ユーザ側であらかじめ「Cookieを拒否する」設定をしておくなどの対策も必要です。

Chapter 20：  インターネットがコミュニケーションを可能にする仕組み

Eメイル、Facebook、ツイッター、インターネットによるファイル共有、クラウド

Part 6：    プリンターがデータを形にする仕組み

Chapter 21：  モノクロ印刷の仕組み

Chapter 22：  グーテンベルクの想像を超える印刷技術

Part 7：    今後の展望

l  量子物理学の分野

l  グラフェン　⇒　鉛筆から黒鉛を取り出し、押し潰して、分子1個分の厚さになるまでピザ生地のように伸ばしたのがグラフェン。銅より電気伝導率が35％高く、ケイ素内より電子が1000倍よく移動。他のどの物質よりも熱をうまく伝え、長さの最大20％の伸縮性があるが、堅さは鋼鉄の200倍の強度があるといわれ、ダイヤモンドを上回る。完全に不浸透性で、ヘリウムの原子でさえくぐりぬけることはできない。用途に関する特許は8000件を超えるが成果を上げたものはほとんどない

l  3D印刷