2014年04月20日の日記です

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04-20 フェルディナント・ブラウンの命日(1918)
04-20 誕生日ウィーク


フェルディナント・ブラウンの命日(1918)  2014-04-20 10:24:53  コンピュータ 今日は何の日

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今日はフェルディナント・ブラウンの命日(1918年)。(→誕生日は1850年6月6日

ブラウン管を発明した人です。


…あ、もしかしてブラウン管をご存じない方もいる?

現在のテレビなどでは主に液晶ディスプレイが使われていますが、こうしたディスプレイの元祖。

ほんの20年前まではディスプレイと言えばブラウン管でした。


パソコンの CRT、って言い方も聞いたことある人いるんじゃないかな。

CRT = cathode ray tube、日本語では「陰極線管」と呼びますが、ブラウン管を原理に従って命名するとこうなります。

日本では発明者の名前を取って「ブラウン管」と呼ぶのが普通でした。




さて、ブラウン管以前から、陰極線管と言うものは存在しました。


陰極とは、電池のマイナス極のこと。マイナス極から出ている、光線のようなものが「陰極線」です。

今では、正体が電子だとわかったために「電子線」とも呼ばれます。


陰極線管としては、クルックス管が有名です。

1875年ごろに、クルックスによって発明されたものです。クルックスはこの管を使って実験を行い、陰極線が磁場によって曲げられることを発見しました。


これを改良し、蛍光物質を塗って陰極線の到達点をわかりやすいようにして、電磁石によって磁場を変化させられるようにしたのが、ブラウン管です。

回路中にオシロスコープを接続すると、見えない電気の変化が磁場の変化となり、それが陰極線を曲げることで、目で見えるようになります。


これが、世界最初のオシロスコープです。1897年の発明でした。



後に、アナログコンピューター(回路と電流により、物理現象をシミュレートする)が作られた際には、動作を確認するためにオシロスコープが接続される場合が多くありました。

アナログコンピューターの多くは弾道を計算する…つまりは「放物線を描く」ものでしたが、これを応用して世界最初のテレビゲーム(ミサイルでターゲットを狙うゲームTennis for Two)が作られています。


世界初のデジタルコンピューターと呼ばれる ENIAC は、アナログコンピューターと原理が違うため、オシロスコープは接続されませんでした。


その後、2進法を採用した EDSAC では、動作状態の確認のために3本のオシロスコープが接続されます。

このうち1本はメモリ内容を表示していたため、これを使って図形を描く遊びや、マルバツゲームなどが作られています。



さらに Whirlwind I では、最初から「高速に図形を描画する」ことを目的としてオシロスコープが接続されます。

図形描画が目的だったので、図形描画用の命令もあります。命令と言っても、座標を決めて点を打つだけですけど。

(後に専用の命令ではなく一般的な I/O の一部とされ、線を描く、文字を描くなどの方法も用意されました)



オシロスコープはいわゆる「ベクタースキャン」でしたが、NLS ではオシロスコープ出力をビデオカメラで撮影することで、普通のテレビのような「ラスタースキャン」に変換する方法を取ります。

多数の端末で画面を共有する前提であれば、普通に市販されているテレビの方が安価なためです。


これ以降、ラスタースキャンのディスプレイが増えます。

現在あなたが使用しているコンピューターも、おそらくブラウン管から液晶や有機ELに変わってはいるでしょうが、ラスタースキャンで画面を描画しています。




さて、話を少し巻き戻します。

ブラウン管を表示機器だけでなく、メモリに利用しようとした時代もありました。

それがウィリアムス管メモリ


ブラウン管に図形が描画されているのは、蛍光物質に電子が当たるからです。

これを言い換えれば、蛍光物質が、静電気を「帯電している」ことになります。


この静電気を検出できれば、メモリとして使用できます。

検出は簡単で、同じ個所にもう一度、少しだけ電子を当てるだけ。


以前に帯電していなければ、その個所は新たに帯電するだけで何も起きません。

すでに帯電していると、容量を超えた電子が外に追い出されるため、外側に用意した電極に電流が流れます。


真空管で記憶装置を作ると、1ビットの記憶に大きな回路が必要でした。

(1ビット覚えるのに、真空管が最低2本は必要です。実際は技術的な都合でもっと増えます)


しかし、ウィリアムス管では、1つの装置でで何ビットも記憶できます。

画面上の「1ドット」が、1ビットに相当しますからね。


この方法の問題点は静電気がやがて自然放電してしまうことでした。

そのため、放電する前に読み取り、再度書き込む(リフレッシュする)必要があります。


このために CPU のパワーを浪費するのは無駄ですし、「放電する前に」と言う制限があるため、リフレッシュ速度の問題であまり容量を上げられません。

CPU パワーの浪費問題は専用の回路を作ることで解消できましたが、そうすると今度は「専用回路が動いていない時しか CPU がアクセスできない」ために、動作速度が落ちました。


そんなわけで、実用化される前にコアメモリが登場し、ウィリアムス管は実験段階で消えて行ってしまったのです。




さて、ブラウンには、ブラウン管以外にも非常に大きな功績があります。


まず、ブラウン管以前の発明。「半導体」は、彼の発見により電気回路に利用されることになりました。


電気を流すものを導体、流さないものを不導体と言います。

「半導体」は、定義的にはこの中間のもの。…なのですが、わざわざ「半導体」と言うときにはもっと有用な、特別な性質を持ったものを言います。



彼の発見した、世界で最初の半導体は、鉱石によるダイオード。電気のプラスとマイナスの向きによって、電流を通したり通さなかったりする、不思議な性質を持っていました。

この発見が 1874年のこと。



これを利用して、無線電信を検波(チューニング)する方法発明するのが 1898年。ブラウン管の翌年です。

後にこの検波器を利用して、マルコーニが無線通信を発展させます。


#わかる人のために書いておけば、いわゆる鉱石ラジオなどに使われる、鉱石検波器ですね。



ブラウンは、無線電信の開発に寄与した功績を認められ、1909年にマルコーニと共にノーベル物理学賞を受賞しています。



今でもラジオやテレビの受信機、WiFi や携帯電波に至るまで、基本的に同じ仕組みの回路が使用されています。



彼の死後ですが、このダイオードに追加の針を立てると、電流で電流を制御できることが発見されます。

(1947年、トランジスタの発明)


電流で電流を制御できれば、論理回路が作れます。

発見前は物理的な動作の伴うリレー回路か、サイズも消費電力も大きな真空管が使われていましたが、トランジスタはサイズも電力も小さく、完全に電気的に動くものでした。


この発見により、コンピューターの小型化が始まります。

今でも、半導体回路で作られるコンピューターの基本構造は変わっていません。



半導体とブラウン管、そして無線通信。

コンピューターの発展は彼の死後の話ですが、いずれも現代のコンピューターにとって非常に重要な技術でした。



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誕生日ウィーク  2014-04-20 11:26:07  家族

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昨日から、我が家では誕生日ウィーク。


次女の誕生日が来週の月曜日(5歳)。

というわけで、昨日は誕生日プレゼントを買いにおもちゃ屋さんへ。


…行く前からわかっていたことなのだけど、欲しいと希望のおもちゃ、現在大人気でどこにも売っていない。

売ってそうな店を数か所回ったけど見当たらない。


でも、途中で入ったマクドナルドでアイカツのおもちゃを貰って、大喜び。


結局、誕生日プレゼントは後日に必ず買う、と言う約束で、昨日は安いおもちゃ(200円の「花のぬいぐるみ」)を購入。



今日は、誕生日ケーキを予約してあるので、夕方に受け取りに行く予定。

先日予約の際には、名前をひらがなで、フルネームで書いて、とお店の人に自分で訴えていた。

(お店の人に「ちゃん」は付ける? と聞かれて「つけて!」とも。最近ひらがなが読めるようになり、名前が書いてあることがうれしい)



で、誕生日当日の明日は、リクエストに従ってご馳走を作る予定。

パスタサラダと、フライドポテトと、ポテトサラダ。


…付け添えばっかでメインディッシュがないんだけど?



ケーキとご馳走を別の日にしているのは、ご馳走だしたら腹いっぱい食べて、ケーキ入らないから。




で、次の金曜日は長女の誕生日(7歳)。

やはり金曜日にご馳走を作り、土曜日にケーキの予定。


#ケーキは買いに行かないといけないので休みの日に。


誕生日プレゼントは昨日探したが…というか、実は見つからなかったのは長女の欲しがっているもので、次女は「同じものがいい」と言うリクエスト。


ネットの調査で、どうやらメーカーの予想以上の大人気で、在庫があっという間に尽き、再生産スケジュールを慌ててくんだが6月まで出荷できないらしいとわかっている。



次女が200円のおもちゃを買ったので、長女もなんか欲しいというのだが、欲しいレベルのものは、それがお誕生日プレゼントになってしまうような高いもの。



結局迷って、昨年の誕生日プレゼントだった「アクアビーズアート」の補充ビーズを購入。

これだって200円よりはずっと高いのだが、次女と一緒に使う約束で許可。




次女は4月から小学校に上がり、早く帰ってきて「遊ぶ人がいない」とつまらなそう。


2年前の CATV 再放送を DVD-R に焼いてあった「カードキャプターさくら」を見始め、第二次ブーム中。

当面のプレゼントとして、週末の誕生日までに劇場版 DVD でも買うか。


(プレゼントは 3000円以内、と決めているのだが、DVD ならみんなで楽しめる…というか、僕も見たいのでプレゼントの金額に算入しない)



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