コンピュータ概論B
ー ソフトウェアを中心に ー
#06 仮想記憶、OSの実例とそれぞれの特徴
京都産業大学
安田豊
OS の機能
• 教科書 pp.83• プロセス管理(プログラム実行管理)
• 資源管理
– メモリ管理
– ファイル管理
• 入出力管理(デバイス管理)
• 通信管理・運用管理(講義ではまだ)
仮想記憶
• 教科書 pp.83- VM (Virtual Memory)
• 仮想メモリ管理
– メモリもフラグメントする
• 実装しているメモリより大きな
– プログラムを動作させたい
– データをメモリに並べたい
• マルチプログラミングからの要求
– 普段はほとんど仕事をしないプログラムの存在
実際のメモリの中身
• A、B、C、と実行を開始
• Dも実行、がメモリが足りない
B
A
• ディスク中にメモリと同じ内容を書いてお
いて
C
• 必要なメモリの分だけ既存のプログラム
を中断し、メモリの内容を掃き出す
• Dを実行するために B、Cをディスクに掃
き出して D を実行
A
D
E
D
• 次にEを実行するためにAを掃き出す
• Dを掃き出し、A、Bを戻す
• つまり「やりくり」である
• どれを吐き出すか幾つも手法あり
E
B
A
ディスクにある仮想記憶の中身
A
B
C
D
E
実際のメモリの中身
• A、B、C、と実行を開始
• Dも実行、がメモリが足りない
• Dを実行するためにA、B、Cのとりあえず
今不要な部分をディスクに掃き出して D
を実行
• 今度はプログラム単位ではなくブロック
単位で「やりくり」する
• どれを吐き出すか幾つも手法あり
実際は MMU (メモリ管理ユニット)
が重要な働きをしますがここでは説
明せず
ディスクにある仮想記憶の中身
A
B
C
D
E
仮想記憶
• 目的
– 実際に装備(実装)されているメモリより大きな
メモリ領域を扱いたい
• 手法
– メモリイメージと同じ内容を保持できる領域を
ディスクに作成
– Swap 領域と呼ぶ
– とりあえず使わないデータやプログラムをそこに
書き込んでメモリから追い出す
– 空いたところに必要なものを順次読み込んで使う
– すなわち「やりくり」するのである
仮想記憶
• 利点
– 実装量を超えた処理ができる
– 普段使われないプログラムがメモリを占有しない
• 欠点
– スワップに退避するためのオーバーヘッドが生じ
る
– ディスクは常にメモリより100倍以上低速
• トレードオフの概念
– 教科書 pp.61– ソフトウェアの利便性と実行効率
– オーバーヘッドの概念
OSの例
• 教科書 pp.89• 汎用機用OS
– 1964 : IBM 360 向け OS/360 の登場
(教科書では以降皆これになった、というように書かれて
いるが、競合他社はあった。ただ圧倒的強者であったこと
には違いない)
• 設計目標・特徴
– 多彩な入出力機器
– 搭載している資源(機器、処理能力)をいかに効率よく利
用できるか
– 長時間処理の必要もあるので信頼性を高く
– 二重化システムも多い
汎用機OS
• 1970-80’s の全盛時代
– いわゆるオンライン処理のホストなど
– 今でもこの路線では多く使われている
• ダウンサイジングによって市場縮小
– 小型コンピュータの性能向上
– パーソナライズの要求(一人一環境)
• 代表例
– IBM MVS / 日立 VOS3 / 富士通 OS IV etc.
– 「互換機」と呼ばれる
(ハードウェアレベルの互換性)
WorkStation 用 OS
• UNIX
– 1969 年にベル研究所でDEC PDP-7用に開発
• 特徴
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当初からTSSでマルチタスク(汎用機は後付けTSS)
マルチユーザ
コマンドベース
低価格でソースコードを配布(研究・教育機関は無料)
移植がすすみ、長く生き残った
ソフトウェアレベルの互換性重視
現在のオープンソース文化の源流の一つ
EWSとしてエンジニアリングに多用
DOS
• 1981 : Microsoft が Intel の CPU 8086 用に開発
• 特徴
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パソコン向け
シングルタスク、シングルユーザ
UNIXに似せたコマンドベースのシステム
80年代のうちに日本語化され漢字処理が可能に (NEC PC98)
• DOS/V 登場
– 90年代 DOS/V の登場(ソフトによる日本語化)
– IBM PC 全盛へと
– ハードウェアレベルの互換性
Windows 95/98/Me
• 特徴
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Intel 32bit CPU (80386以降) 搭載の IBM PC 向け
DOS の機能を拡張し、GUIをつけたもの
マルチタスク
シングルユーザ(XPはマルチユーザ)
• 1995 + Windows 95
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1995年に 16bit CPU 向けWindows 3 を改良して 95 を発表
それから普及(Win3はそれほど主流ではなかった)
インターネットブームとマッチして爆発
OS プレインストールが主流に(それまでは Mac くらい)
Windows NT/2000/XP
• NT : 成功しなかったサーバOS
– サーバ向け Win3 拡張版として長く開発
– Windows95 以前から NT はあった
• 特徴
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32/64 bit CPU 向け
マルチタスク
シングルユーザ(XPはマルチユーザ)
NT は Intel / MIPS / SPARC / Alpha をサポート
現在 XP は(いわゆる) Intel 系のみ対応
Linux
• 特徴
– 1994 : フィンランドの大学院生だった Linux が開発
– 自宅の PC AT がターゲット
– 自分で使えるフルセットの Unix が欲しい
• ディストリビューション
– Linux はカーネルのみ
– 周辺ソフトをインストールしやすくまとめた形で流通
– RedHat / Vine Linux / Turbo Linux etc..
• 対応 CPU 、ハードウェアは多様
– Intel 系、Alpha, MIPS, ARM, SH etc…
Linux
• オープンであること
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インターネットにフリーで公開
またたく間に実用化
インターネットブームとマッチ
サーバOSとして現在も多用
• 何も新しくない
– 古いものを新しく作り直しただけ
• Anti Microsoft
– 独占的ソフトウェア企業である Microsoft と対抗的に見る人
が多い
– 冷静に、目的を見失わず
– 向いている用途には非常に有効、向いていない分野も多い
MacOS
• 1984 : Macintosh
– Xerox PARC で Alto (SmallTalk) を見た Apple の Steven Jobs が
Lisa を開発、その廉価版
– Motorolra 68000 CPU と特定ハードウェア
– 現在はIBM/Motorola の POWER CPU を使用
• GUI
– GUIを大衆に普及させたのは間違いなくMac
– DTP / PostScript を広めたのも Mac
– 3.5inch FD / SIMM / SCSI / CD-ROM / USB / FireWire など多く
の機器やアイディアを導入・普及させた
• 互換機か、オリジナルか
– 誰が世界を牽引していくことが出来るのか?
携帯機器用OS
• Windows CE
– Windows 系OSとの互換性を重視した携帯機器OS
– アプリケーションに見た目やデータの互換性
• WWWブラウザやメイルユーティリティなど
• Palm OS
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特定 CPU (Motorola Dragonball EZ) 向け
低機能、単純、低価格
手書き文字認識
Palm -> US Robotics -> 3Com -> Palm と変遷
HandSprintgs Visor / SONY CLIE など互換機多数
90年代
• 絶滅の時代
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80年代までにOSやアーキテクチャは数多く出た
90年代は殆ど何も新しいことのない10年だった
Windows / Unix 、Intel / PC-AT一色に
OS / アーキテクチャ絶滅の10年
• 将来
– 互換機は新しいものを産めるだろうか
– 創ることに前向きな00年代でありたい
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コンピュータ概論B ー ソフトウェアを中心に ー #04 メモリとファイル