ハードウェア

ハードディスク-CPU-主記憶装置高速化

レジスタとメモリの速度差を埋めるためキャッシュメモリが使われる　キャッシュメモリはSRAM CPU内にある

読み込みについて：主記憶からCPUに読み込む時最初はキャッシュメモリとレジスタ両方にデータが渡されてキャッシュメモリにあるデータは主記憶装置経由せずキャッシュメモリから取り出す。

キャッシュメモリにデータが入っている確率をヒット率という。データを取得する時間の平均を実効アクセス時間という。

書き出しについて：CPUから主記憶装置へ。キャッシュメモリと主記憶装置のデータを一致させる必要がある。

キャッシュメモリと主記憶装置同時に書き込むのをライトスルー方式、キャッシュメモリに書き込みを行い、データが入らなくなったときに主記憶装置に書き戻す方式をライトバック方式という。

主記憶装置での最適化として、メモリインタリーブがある。これはメモリを複数の区画に分けてデータを一気に取得する。

補助記憶装置最適化

補助記憶装置：HDD（ハードディスク）、SSD、光ディスクとか

HDDの構成　アクセスアーム、磁気ヘッド、プラッタ
プラッタにはセクタ（データを書き込む最小単位）、トラック（セクタを一周）、シリンダ（プラッタは縦に重なっており、トラックの重なりをシリンダという）

HDDのアクセス時間　磁気ヘッドを目的のトラック上に移動する位置決め時間と、プラッタが回転してトラックの目的の先端に磁気ヘッドが行くまでの回転待ち時間、プラッタが回転してトラックの目的の終端に回転するまでのデータ転送時間がある。位置決め時間と回転待ち時間をあわせて待ち時間、待ち時間とデータ転送時間をあわせてアクセス時間という。

回転待ち時間は最小時間：0秒 - たまたま最初からビタの位置にあるときと、　最大時間 - 目的の位置をちょうど過ぎたところの位置から、大体一周するのがmax.これは運。なので、回転待ち時間はminとmaxの平均-maxの半分-プラッタが半回転する時間となる。

HDDは最初セクタ、トラック、シリンダにきれいにデータが埋まっていくけど、データの追加、更新、削除でバラバラのぐちゃぐちゃになる。データがバラバラだと位置決め時間と回転待ち時間が長くなる。→フラグメンテーション
バラバラを１つにまとめ、プラッタに保存することをデフラグという。

HDDの性能向上
RAID：複数のHDDを組み合わせる
RAID0：2台以上のHDDに分散してデータ書き込み：ストライピング：高速だが、HDD壊れるとデータ消える信頼性低
RAID1：2台以上のHDDに同じデータ書き込み：ミラーリング：速度変わらないが、信頼性高
RAID5：3台以上に分散し、1台にパリティを書き込む。HDDのデータが壊れてもパリティからデータを復元できる。

その他の補助記憶装置
光ディスク：CD、DVD、BD 右になるほど波長短い。容量多い。
フラッシュメモリ：EEPROMの一種。電圧で読み書き。SDカードやUSBメモリ
SSD：フラッシュメモリを内蔵する装置。HDDより衝撃に強く（電気のため）、静音、高速、高価

入出力装置

入力装置

・ポインティングデバイス：マウス、トラックパッド、タッチパネル、タブレットとか

・読み取り装置
スキャナ：絵や画像をデータとして読み取る
OCR：Optical Character Reader 手書き文字とかを読み取る Opticalは光学って意味
OMR：Optical Mark Reader　マークシートを塗りつぶす
バーコードリーダー：JANコードやQRを読み取り

出力装置

ディスプレイ
4K: 3840 x 2160px
フルHD: 1920 x 1080px
VRAM：ディスプレイに表示される内容を一時保存するメモリ
液晶ディスプレイ
有機ELディスプレイ
プリンタ
レーザプリンタ：コンビニとか
インクジェットプリンタ：安いから自宅とか
3Dプリンタ：3Dデータから熱溶解積層方式で造形
プリンタの性能評価として、dpi（1インチあたりのドット数）、cps（1sに印刷できる文字数）、ppm（1分に印刷できるページ数：レーザプリンタの性能評価としてよく使われる）

入出力インターフェース

パソコンと入出力装置をつなぐルール　接続口の形や接続方法について

パラレルインターフェース（レガシー）　複数並行して送受信
シリアルインターフェース　単一データを一つずつ送受信（主流）（シリアルは直列という意味）
無線インタフェース　ケーブルを使用しない

シリアルインターフェース：USB（Max 5Gbps）、HDMI、IEEE1394
特徴としてホットプラグ（電源入れたまま抜き差しできる）、プラグ・アンド・プレイ（接続すると自動で設定完了）

無線インターフェース：IrDA（赤外線）、Bluetooth 2.4GHzの電波

内省

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