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システムコールの説明と、ネットワークの導入説明

前回の割り込みの説明の補足として、 システムコールについて説明する。

システムコールなど

OSでは、資源保護のために、CPUの特権モードなどを活用する。 周辺装置やCPU内の重要な情報の制御は、特権モードでしか使えない。 ユーザモードでは、入出力機器の制御などの命令は「不当命令エラー」で実行できない。

ユーザが入出力命令を使うためには、システムコールが利用される。 これはソフトウェア割り込み機能を用いて実現される。 システムコールが実行されると、特権モードに移行し実際の周辺機器の制御の前に、 不当な資源アクセスをしていないか、チェックが行われる。 ユーザがシステムコールを経由せずに、入出力命令を実行すれば、 不当命令エラーとなるため、不正に資源を操作することができなくなる。

メモリ管理の説明として、上限・下限レジスタによる許可範囲外のメモリアクセスを 止める機能を解説する。 また、メモリ管理機能として、メモリ階層構造の話をする。 メモリは、CPUレジスタ・キャッシュ・DRAMによる主記憶・HDDによる補助記憶の4段階に分けられ、高速&高価&小容量なメモリから、低速&安価&大容量なメモリに分類できる。 これらのメモリでは、利用頻度の高いデータを、高速メモリ側にコピーしながら使うことで、 高速&大容量のメモリがあるかのように使える。

ネットワークの導入説明

ネットワークの利用目的の説明として、プリンタ共有・ファイル共有・リモート接続での計算能力の共有などの「共有」の視点と、処理能力不足を補うための負荷分散、コンピュータ故障対策としてのリスク分散などの「分散」の視点を説明する。

ネットワークの物理層の説明として、様々なインタフェースの例を示す。 パラレル接続では、単位時間あたりの通信量を増やすために、複数の信号線を使う。 しかし、ケーブル本数が増え全体の太さから取り扱いが難しい。 シリアル接続では、本数が少ないためケーブルの取り扱いが容易で、長距離配線などで よく利用される。 通信速度の高速化をするためには、マイクロインダクタンスや線間容量などの影響で、 信号波形の劣化が問題となる。これらの対策としてインピーダンスマッチングなどが重要で、 SCSIなどでは、末端抵抗(ターミネータ)が重要となる。

最近のシリアル通信では、信号劣化対策を少ない信号線に施すことで、パラレル方式より高速化された方式が増えてきた。