高度情報処理/中小企業診断士の資格取得ノート

情報処理技術知識

　コンピュータの基礎

　ネットワーク技術

　データベース技術

　マルチメディア

　情報システム開発と運用

　システム管理

　情報セキュリティ

　標準化

　システム監査

　契約書

コンピュータの基礎

☆ コンピュータの基本知識

● コンピュータの歴史
　フォン・ノイマンがコンピュータのプログラムの概念の基本を確立(1945年)
　ケンブリッジ大学のウィルクスが最初のコンピュータを開発(1949年)　

● コンピュータの種類
　①スーパーコンピュータ
　　　最高速のコンピュータ
　②汎用コンピュータ
　　　メインフレームともよばれる
　③ミニコンピュータ
　　　汎用コンピュータより小型で、
　　　計測、計算、制御、通信などの専用機
　④ワークステーション
　　　技術者、研究者用の高性能コンピュータ
　⑤パーソナルコンピュータ
　　　個人用の手価格コンピュータ
　⑥マイクロコンピュータ
　　　家庭電化製品などの制御に内臓したコンピュータ

● 情報の表現とその利用
　情報の単位　　ビット　１と０の一対
　　バイト　８ビット

　　１キロバイト＝1024バイト
　　１メガバイト＝1024キロバイト
　　１ギガバイト＝1024メガバイト

● 文字データの表現
　EBCDICコード
　　8ビット文字コード、汎用コンピュータで使用
　ASCIIコード
　　7ビット文字コード、ANSIで制定
　JISコード
　　8ビットコード、JIS規格
　ユニコード
　　16ビット、2バイトコード

● 数値データの表現
　固定小数点表示
　　最上位ビットを符号
　　少数点の位置は、整数は最下位ビット、　　少数の場合は最上位の次に固定

　浮動小数点表示
　　仮数部と指数部で表現

● 論理と論理演算(ブール代数)
　コンピュータの中は論理０と１の組み合わせで表現
　論理の演算には、否定、積、和がある

　否定　ＮＯＴ　NOT 1 = 0、 NOT 0 = 1
　積　　ＡＮＤ　1 AND 1 = 1、1 AND 0 = 0、0 AND 1 = 0、0 AND 0 = 0　
　和　　ＯＲ　　1 OR 1 = 1、1 OR 0 = 1、0 OR 1 = 1、0 OR 0 = 0　

● コンピュータの基本構成
　コンピュータは、ハードウェアとソフトウエアで構成されている

　・コンピュータの５大要素
　　入力、記憶、演算、制御、出力
　・コンピュータの装置
　　演算装置と制御装置は一体で、中央処理装置(CPU)とよばれる
　　入力装置、記憶装置、出力装置

● 制御装置の動作
　・プログラム
　　　コンピュータに処理させるための手順
　・機械語
　　　コンピュータが理解して処理できる命令の集まり
　　　命令は2進数で構成、操作コード部とオペランド部からなる
　　　　操作コード　具体的な操作を指示
　　　　オペランド　処理するデータの位置、記憶されている位置

　・割込処理
　　　コンピュータの処理を有効に利用するため、
　　　入出力などの時間のかかる処理の間に
　　　別の処理を実行する

● 演算装置の動作
　制御装置で解読された命令で、
　それが演算命令ならば演算装置が実行する

　固定小数点演算、浮動小数点運算、論理演算
　非数値演算(ビット演算、フィールド演算、文字列演算)

● メモリの機能と種類
　・内部記憶装置(主記憶装置)
　　　制御装置や演算装置が直接命令やデータにアクセスできる記憶装置

　・外部記憶装置
　　　処理されない間、データを記憶しておく装置

　・内部記憶装置の半導体素子
　　ＲＡＭ　読み書き可能
　　ＲＯＭ　読み込み専用

　　ＰＲＯＭ　ＲＯＭに情報を書き込む装置
　　ＤＲＡＭ
　　　電源が供給されていても内容保持の処理が必要
　　　アクセス速度は遅いが安価、主記憶装置に利用
　　ＳＲＡＭ
　　　電源が供給されている限り内容が保持される
　　　アクセスが早いが高価、レジスタやキャッシュに利用

● 入力装置
　キーボート、光学式文字読取装置（ＯＣＲ）
　バーコードリーダー、光学式マーク読み取り装置（ＯＭＲ）
　イメージスキャナー
　マウス、ディジタイザ
　マイク、音声認識装置
　Ａ/Ｄ変換器

● 出力装置
　プリンター、ＸＹプロッター
　　プリンターはほとんどがＬＢＰ
　　複写用紙はインパクトプリンターが必要
　ディスプレー
　　ＣＲＴ、液晶ディスフレー
　音声合成装置、スピーカー

● 補助記憶装置
　　磁気ディスク装置　ハードディスク
　磁気テープ、ＤＡＴ、ＤＬＴ
　ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ
　コンパクトフラッシュ、メモリスティック

● 磁気ディスクの特徴
　・初期化／フォーマット
　　　物理フォーマット
　　　　ディスクの記憶領域をセクタに区切り記憶領域を確保する
　　　論理フォーマット
　　　　ＯＳの管理データの使用領域、記憶データの位置を設定する

　・フラグメンテーション
　　　本来連続のデータが連続した空き容量が少ないために、
　　　分散して保存されてしまう現象
　　　データのシーク時間がかかり、パフォーマンスが低下する

　・デフラグ
　　　ディスク内のファイルを再配置して、
　　　連続した空き容量を増やす処理

● 入出力インターフェイス
　コンピュータの主記憶装置と入出力装置をつなく装置

　・シリアルインターフェイス
　　　ＲＳ232Ｃが代表的
　・パラレルインターフェイス
　　　セントロニクス（プリンターの標準的インターフェイス）
　・ＳＣＳＩ
　　　パソコンと補助記憶装置、スキャナーなどをつなぐ
　・ＵＳＢ
　　　パソコンとキーボード、マウス、シリアルポート、パラレルポート
　　　ホットスワッピングにも対応
　・IEEE1394
　　　パソコンとデジタル機器との接続

　・データ伝送速度の単位
　　　10bps　１秒間に10ビット伝送すること

● バス
　コンピュータ内部で各回路がデータをやのとりする

　・ISA　PC/AT互換機の一般的拡張パス
　・PCI　パソコン用の高速バスの標準

● コネクター
　PS/2コネクタ　キーボートやマウス用のコネクター
　USBコネクタ　キーボート、マウス、プリンターなど
　IEEE1394コネクタ　デジタルビデオカメラなど
　RS232Cコネクタ
　プリンタコネクタ

☆ デジタルとアナログ

● アナログ、デジタルとは
　アナログ　連続的な量
　デジタル　離散的な値

　コンピュータ内はデジタル
　外部の情報はアナログ
　アナログをデジタルに変換(D/A変換)
　デジタルをアナログに変換(A/D変換)

　デジタルは、0と1の2値なので、　ノイズと劣化に強い特徴がある

● アナログをデジタルに変換
　・波形情報のデジタル化
　　　標本化　一定時間に区切る
　　　量子化　一時点の値を数値化する

　・サンプリング定義
　　　サンプリング周波数がアナログ信号の持つ周波数の
　　　上限値の２バイ以上でなければならない

● デジタル化
　・音楽情報のデジタル化の条件
　　　サンプリング周波数　44.1kHz
　　　量子化ビット数　16ビット
　　　→　1時間で約600MB

　・画像情報のデジタル化　　　２次元平面の等間隔標本化
　　　画素のことをピクセルという
　　　画像の解像度
　　　　１インチ当たりの画素数(dpi)
　　　色深度
　　　　１画素の量子化に用いられるビット数
　　　　24ビットで赤青緑に各8ビットずづ割り当てると
　　　　1670万色が可能

☆ ソフトウエア

● アプリケーションソフトウエア
　・エンドユーザ
　　　コンピュータを道具として利用する人
　　　自身ではプログラム開発を行わない

　・アプリケーションソフトウエア
　　　エンドユーザーが情報処理するのを支援するプログラム群

　・文書処理ソフトウエア
　　　Word、一太郎など　・表計算ソフトウエア
　　　Excel、Lotus1-2-3
　・データベース管理ソフトウエア
　・グラフィックスとプレゼンテーション
　・統合化パッケージ
　　　MS-Office

● オペレーティングシステム(ＯＳ)
　コンピュータで稼動するプログラムが共通に利用する
　基本機能を提供するプログラム群

　・ＯＳの役割
　　コンピュータの様々な資源を効率よく利用する
　　自動連続処理を実行
　　処理実行を効率よくコントロール
　　応答時間の短縮
　　信頼性の向上(RASIS)
　　　信頼性（Reliablity）
　　　可用性（Availability）
　　　保守性（Serviceability）
　　　保全性（Integrity）
　　　機密性または安全性（Security）

　・制御プログラム
　　　ジョブ管理　ジョブの連続処理
　　　タスク管理　処理装置の有効利用
　　　データ管理　データのファイル管理
　　　記憶管理　　主記憶装置の有効利用
　　　運用管理　　システム資源の割り当て
　　　障害管理　　システム異常の検知と回復
　　　入出力管理　入出力バッファを用いた処理
　　　通信管理　　メッセージの制御

　・処理プログラム
　　　言語プロセッサ
　　　　アセンブラ言語や高水準言語を機械語に翻訳
　　　　　　プログラムを実行する
　　　ユーティリティプログラム
　　　　プログラム編集やデータの加工の機能
　　　　リンケージエディタ、ローダ、デバッキングなど

　・ＯＳの種類
　　　ＤＯＳ
　　　Ｗｉｎｄｏｗｓシリーズ
　　　ＵＮＩＸ
　　　Ｍａｃ　ＯＳ
　　　大型コンピュータのＯＳ

● プログラム言語
　・手続き型言語
　　　FORTRAN、COBOL、PL/I、Ｃ、PASCAL

　・非手続き型言語
　　　人工知能応用領域で利用
　　　LISP(関数型言語)、Prolog(論理型言語)

　・オブジェクト指向言語
　　　C++、Java、Small Talk
　　　カプセル化、継承、ポリモーフィズム、オーバーローディング

　・スクリプト言語
　　　Peal、VBScript、JavaScript

　・ミドルウェア
　　　データベース管理システム
　　　通信管理システム
　　　ソフトウエア開発支援システム
　　　運用管理ツール
　　　ORB

● システム処理形態
　・バッチ処理と対話処理
　　　バッチ処理　入力データをまとめて定期的に処理
　　　対話処理　　ユーザの要求で即座に処理

　・リモートバッチ処理とセンターバッチ処理
　　　リモートバッチ　遠隔の端末からデータを送って処理
　　　センターバッチ　入出力をセンターでおこなう

　・オンライントランザクション処理
　　　業務上発生した取引データをそのつど端末入力して処理

　・リアルタイム処理
　　　要求に即ダニ対応できる処理

　・タイムシェアリング処理
　　　ホストコンピュータを時間単位を細分割して利用

　・集中処理と分散処理
　　　集中処理　センターにコンピュータで集中して処理
　　　分散処理　各部門のコンピュータに分散して処理

☆ プログラム開発

● データ構造
　・基本データ型
　　　整数、実数、文字、論理

　・構造型
　　　配列型とレコード型

　・抽象データ型
　　　データの構造とデータに対する操作をひとまとめにしたデータ構造

● 問題向きデータ構造
　・リスト構造
　　　線形リスト　　　　リスト構造はセルと呼ばれる単位からなる
　　　　セルには、データ部と番地を格納する
　　　スタック
　　　　一方の端だけでデータの挿入
　　　　最後に格納されたデータが最初に呼び出される
　　　　プッシュ(データの挿入)とポップ(データの取り出し)
　　　キュー
　　　　挿入を一方の端で行い、削除はもう一方の端で行う

　・木構造　　　一般の木構造
　　　　大項目、中項目、小項目とだ団と分岐する
　　　２分木
　　　　ノードの数が２の分木
　　　完全２分木
　　　　ノードから全てのリーフにいたるブランチの数が等しい
　　　２分検索木
　　　　左の子孫は親より値が小さく
　　　　右の子孫は親より値が大きい構造の２分木

　・ハッシュ法
　　　データを格納する場合に、
　　　キーの値をもとに格納先のアドレスを算出し、
　　　そのアドレスに格納する
　　　キーからアドレスを算出する関数をハッシュ関数という
　　　よって、キーから格納先のアドレスを算出してデータを検索する

　・シノニム
　　　ハッシュ関数で求めたアドレスは間なる可能性がある
　　　重なった場合にシノニムが発生したという
　　　シノニム対処法
　　　　シーケンシャル法　近い空領域を利用
　　　　チェーン法　別の記憶領域を確保

● アルゴリズム
　目的とする情報処理を達成するための一連の手続き

　・内部ソート
　　　主記憶装置に格納されているデータに対するソート
　　　バブルソート
　　　基本選択法
　　　基本挿入法
　　　シェーカソート
　　　シェルソート
　　　クイックソート
　　※各ソートの詳細は省略

　・外部ソート
　　　ハードディスクなどの補助記憶装置のデータに対するソート

● プログラム開発
　・ソフトウエア開発
　　基本設計
　　　↓
　　外部設計
　　　↓
　　内部設計
　　　↓
　　プログラム設計
　　　↓
　　プログラミング
　　　↓
　　テスト
　　　↓
　　保守・運用

　・フローチャート
　　　プログラムの流れ図

　・HIPO
　　　ドキュメント化支援のツール
　　　システムやプログラムの機能を組織図に似た階層構造で表現

　・プログラムの構造化
　　　基本構造
　　　　順次構造
　　　　選択構造
　　　　繰り返し構造(Do、While)
　　　追加構造
　　　　繰り返し構造(Repeat、Until)
　　　　Case構造

　・ジャクソン法
　　　プログラムの構造をデータ構造に着目して分割する
　　　基本、連続、繰り返し、選択の４つの組み合わせ

　・PADとNSチャート
　　　PAD　問題分岐図
　　　NSチャート

● テスト
　ウォーターフォール型の開発では、
　単体テスト、結合テスト、システムテスト、運用テストの順に実施

　・単体テスト
　　最小単位のモジュールのテスト

　・結合テスト
　　関連するモジュールを結合してのテスト

　・スタブとドライバ
　　スタブ　下位のテスト用モジュール
　　ドライバ　上位のテスト用モジュール

　・システムテスト
　　外部設計レベルで検証するためのテスト

　・運用テスト
　　ユーザ部門が中心になって行うテスト