情报通信制御.ppt

情報通信制御 情報通信工学科　3年 森村　知弘 本講義の取り扱うテーマ OS（オペレーティング?システム）の基本的な働き OSが管理するもの 授業計画 第1回目の授業内容 OSの基本概要 計算処理の仕組み OSとは？ OSの基本構成要素 OSの歴史 計算機システムの構成 処理装置（ハードウェア） データセット（パラメータなど） プログラム（指示書） ハードウェアに仕事をさせるには… ハードウェアに対する指示書（プログラム）が必要 仕事の内容、処理手順の定義 例）　洗濯機 洗濯機の仕様（ハードウェアの仕様） 機能 洗濯の手順 注水　→　洗濯　→　すすぎ　→　脱水 ハードウェアとソフトウェア ハードウェア 仕様（機能） ある入力に対して、ある出力をする ソフトウェア ハードウェアに入力を与えて制御する ハードウェアモニタープログラム BIOS（Basic　I/O　System） 計算機システムの構成 処理の仕組み（アドレスマッピング） 計算機上での処理 プリミティブな計算機システム ソフトウェア環境としては、最低限必要なデバイスコントロールのためのプログラムと、システムを起動するためのプログラム（IPL：Initial Program Loader)のみ 処理させたいプログラムをユーザが逐一、計算機システムに組み込む 厳密には、ユーザが主記憶装置にプログラムをロードする メモリ管理、データ保全はユーザがその都度行う オペレーティング?システムとは Operating System (OS) ハードウェアを管理、運用するための基本プログラム群 cf. kernel ユーザがそれまで行ってきたジョブ管理、メモリ管理を自動で行う よく利用する共通の機能を一括して提供 OSが生まれた当初の目的 コンピュータ?システム（計算機システム）を最大限に効率よく運用すること。 OSの現在の目的 マン-マシン?インタフェースに重点 オペレーティング?システムの役割 広義のOSの役割 コンピュータ?システムに接続されている資源の有効利用 人間とコンピュータ?システムとのインタフェース コンピュータ?システムの変更や新機能の追加手段 狭義のOSの役割 計算資源の有効利用 OSの目的 応答時間の短縮 ターンアラウンドタイム（仕事を依頼してから結果を出すまでの時間） 処理効率（スループット）の向上 ハードウェアの有効活用 データの保全 開発環境（高級言語）の提供 コンパイラ、アセンブラ 操作性（ユーザインタフェース）の向上 マシンの多重化（仮想化） 物理的に１つしかないマシン環境を複数のユーザに透過的に扱えるようにすること マルチユーザ マルチタスク 実際には、 単一しかない計算資源（例えばCPUなど）を共有する 共有のさせ方としては 時分割（Time Sharing) 空間分割(Space Sharing) コンピュータの処理形態 バッチ処理(batch processing) job(ジョブ）を一時的にためて（ためるものをqueueという)静的に順番どおりに処理を行う 一つのジョブの処理時間が短い 柔軟性に欠ける（投入したjobの変更は不可能） 対話処理（interactive processing） ユーザがその都度ごとに処理を指示する（動的） 一つのジョブの処理効率は悪いが、複数個のジョブ（システムトータル）のハードウェア利用効率は高い 柔軟性がある プロンプト、コマンド リアルタイム処理 ターンアラウンドタイムの制限が厳しい 例）オンライントランザクション、ロボット制御、姿勢制御、自動操縦、ストリーミング OSを利用する利点 コンピュータシステムの安全性を高める 動作レベル（システムモード/ユーザモード） データ保全 マンーマシン?インターフェースの提供 計算資源の有効利用 複数のユーザが利用できる環境（マルチユーザ） 複数の仕事を並行して行う環境（マルチタスク） OSがないと…　 ユーザが直接ハードウェアを制御するプログラムを記述　→　ハードウェアの安全性が低下 ユーザによる逐一のジョブ投入 or バッチ処理 動的に処理を切り替えることができない システム構成の改変コストが高い マシンの多重化（仮想化）が困難 仮想記憶装置（HDDなど）の使用が困難 ユーザがメモリ管理 オーバーレイ方式　???　プログラマーがメモリ番地を考慮したプログラミング OSの歴史 Batch System　 バッチ処理(sequential) アセンブラ、コンパイラの延長上のもの ローダ、常駐モニター Multiprogramming System 仮想計算機 OS/360 (IBM,1964) … System 360 Time Sharing Syste