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計算機システム:OSの歴史と機能概要

コンピュータの歴史の説明の後の、8bit,16bitのパソコンの発達をうけ、 32bitパソコンの発達やOSの発達について説明する。

16bitパソコンの登場とともに、マイクロソフト社のMS-DOSや、GUIを取り入れたApple社の Macintoshの発達したころ、16bitコンピュータはシングルタスク・シングルユーザであった。 この頃の汎用機では、その計算機パワーを活用すべくマルチユーザ・マルチタスクで 処理が行われていた。 この便利な機能を、ミニコンやパソコンで使いたいという要求がでてきた。 この中で、C言語を開発したカーニハンやリッチーは、Multicsをミニコンで動かすために、 unixを開発した。 unixでは、複数ユーザが同時に複数の処理をこなすために、プログラムが並行動作している 別プログラムに悪影響を及ぼさないようにするなどの保護機能・セキュリティ機能が 重要になってきた。 32bitコンピュータが出てきたころになり、パソコンでもようやくマルチタスク・マルチユーザを 実現するための保護機能を実装できるようになってきた。 パソコンOSでは、Windows 95/98/Me/Home等ではシングルタスク・シングルユーザ がベースであった。しかし、OS/2やWindows/NT/2000/Xp/Vista/7とマルチタスク・マルチユーザ の機能が発達していった。 一方、unixでは、BSD/SysVの2系統に分かれて発達する中、 インターネットを利用したオープンソースのOSのLinuxが発達していく。

コンピュータの基本構成

計算の手順はプログラムであり、計算に必要なデータと共に使われることで、 ソフトウェアと呼ばれる。プログラムの計算手順の考え方はアルゴリズムと呼ばれる。 コンピュータは、CPU,メモリ(主記憶),補助記憶装置,周辺装置から成り立っている。 ほとんどのコンピュータは、ノイマン型と呼ばれる構成で、 (1)メモリから命令を読む,(2)命令を解読,(3)データをメモリから読む,(4)計算,(5)結果をメモリに書き込むの処理を繰り返して行われる。

主記憶のメモリには、不揮発性のROMと揮発性のRAMがあり、 最近のOSでは、処理に応じてプログラムの中身を変える必要から、 RAMがほとんどとなっている。 しかし、このままでは電源を入れた直後のコンピュータは動けない。 このためメモリの一部はROMがあり、この中には、 周辺装置の使い方BIOSと、電源投入直後の処理ブートローダのプログラムが 書き込まれている。 コンピュータは、ブートローダがBIOSを使って、補助記憶装置内のOSを主記憶に呼び出して OSが動き始める。利用者が、アプリケーションを起動すると、 OSが補助記憶装置内のプログラムをRAMに呼び出して処理が行われる。

プログラムを動かすにあたって、CPUでは機械語で処理が行われる。 昔はプログラムはアセンブリ言語を使って記述していた。 しかし高級言語の登場によって、プログラムが書きやすくなった。 高級言語で書かれたプログラムが動くにあたって、実行方式にはコンパイラ方式インタプリタ方式がある。 コンパイラ方式は、処理前に機械語をすべて生成してあるため、実行速度が速い。 しかしテストプログラムを動かすような場合、全命令を機械語に直す時間がかかるので、 インタプリタ方式が多用される。コンパイラ方式は実行時に高級言語で書かれた ソースプログラムが不要のため、プログラムの考え方が盗まれることがない。