コンピュータハードウェアの概要

データの直列非同期伝送

単一の線でデータを送る方式を直列伝送という． 逆に，複数の線を用いてデータを送る方式もあり，並列伝送という． ここでは，代表的な直列伝送である直列非同期伝送について説明する．

ふつう，直列非同期伝送では， 最初，何もデータがないので，回線はハイの状態になっている． データを送るときには，まず，スタートビットが始まる． このあとに，データ１文字分のデータビット（普通８ビット）が続き， 最後にストップビットがくる． 連続的にデータを伝送するときは，スタートビット，データビット及びストップ ビットが各データ文字ごとに繰り返される．

文字伝送の速度は，各ビットの継続時間に依存する． 直列非同期伝送では，スタートビット，データビット及びストップビットの継 続時間はすべて同じでなければならない． １秒あたりのビット数は，標準があり，１１０，３００，６００，１２００， ２４００，４８００，９６００，１９２００及び３９４００（単位はボー）である． この数字が多いほど，１秒あたりに伝送できる文字数は多くなる． スタートビット長が１ビット，データビット長が８ビット，ストップ ビット長が２ビットだとすると，１つの文字伝送には１１ビットタイム必要で あり，もし伝送速度が９６００ボーだとすると，１秒あたり９６００／１１文 字の伝送が可能である．

非同期伝送では，任意の時刻に伝送を開始することができる． すなわち，スタートビットを任意の時刻に送信することができる． 従って，ストップビットとスタートビットの間は好きなだけ開けることができ る．

バスとインタフェース

コンピュータシステムの各要素，すなわち，ＣＰＵ，メモリ，入出力装置は 互いに通信しあう必要がある． これら，コンピュータを構成する各種要素は， バスと呼ばれる信号線で互いに接続されている．

コンピュータの回路基板には，ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭカードの他に，ディスクインタフェー ス，ディスプレイカードなどのインタフェース基盤があり，これら基盤が１つ のバスにつながっている． バスには，数個のコネクタはあらかじめ装着されており，これら回路基板を コネクタに押し込むことで，回路基盤の接続ができる． このように，バスとコネクタが独立したタイプの他にも， コネクタがあらかじめ装着されたマザーボードに，各種ベビーボードを接続す るタイプのものもある．

コンピュータの入出力装置は，ケーブルを介してインタフェース基板に接続さ れる． コンピュータへの入力装置には， キーボード，マウスなどがある． 出力装置には，CRTディスプレイ装置やプリンタがある．

以上のように，バスには，コンピュータシステムのすべての構成要素が接続され， データの行き来はバス上で行われる． バスでは，アドレス付け及びデータ転送が行われる． バスでのデータのやりとりでは，一般に，ＣＰＵが介在するが， ＣＰＵが 介在せずにデータ転送を行う方法（ＤＭＡなど）もある．

割り込み

外部からの信号をＣＰＵに通知する仕組みは重要である． ＣＰＵと比べて，周辺装置の動作速度は非常に遅い． 従って，ＣＰＵが周辺装置の終了を待ち続けるようなことは， コンピュータの性能を落としてしまう． すなわち，あるディスクからデータを読み込むとき， ディスクのヘッドが指定されたデータ領域に移動するまでにかなりの時間がか かるが， その間ＣＰＵの動作を止めてディスクヘッド移動の完了を連続的に監視する ようなことを行うと，時間を無駄にしてしまう．

周辺装置の動作完了を通知するために，コンピュータのバスには，割り込み線 という制御線（一般に複数）が備わっている． 周辺装置は，動作を完了すると，適当な割り込み線の信号レベルをハイにする ことで，ＣＰＵに動作完了を通知する． プログラムが，現在実行中の動作情報を失うことなく．割り込みに対処する ことが必要である．

６８０００のアドレスバス

以下，６８０００のアドレスバスの説明を行う． ＰＣの上位８桁は外部のピンに引き出されていない． 従って，残り２４ビットのみを使うから，アドレス空間は，１６Ｍバイトである．

アドレスバスの本数は，アドレス長３２より小さくＡ１からＡ２３の２３本で ある． ６８０００では，メモリから命令語やデータを取り出すの（フェッチ）に， 一度に１ワード（＝２バイト）単位で行う． 従って，アドレスバスの本数は２４本ではなく，２３本でよい（Ａ０が不要）．

しかし，必要なデータサイズが１バイトの場合もあり，このときは，当然なが ら，１ワード の上半分か下半分のどちらか１方だけのフェッチを行う． そのための指定には，UDS, LDS というバス制御信号を使っている．

引用文献:

Thomas C. Bartee著, 石田春久監訳コンピュータと論理設計２，丸善 株式会社 より