前のページ 1/6 次のページ

オペレーティングシステム (Operating System, OS) は、コンピュータにおいて、ハードウェアを抽象化したインターフェースをアプリケーションソフトウェアに提供するソフトウェアであり、基本ソフトウェアの一種である。なお、OSのGUIフロントエンドであるオペレーティング環境についてもここで扱う。

広義のOSには、ウィンドウシステムやデータベース管理システム (DBMS) などのミドルウェア、ファイル管理ソフトウェアやエディタや各種設定ツールなどのユーティリティ(これらはいずれも基本ソフトウェア)、基本的なアプリケーションソフトウェア(ウェブブラウザや時計などのアクセサリ)を含むことがある。一般的に「オペレーティングシステム」という場合はこちらを指すことが多い。

現在に至る統合環境と平易なユーザインタフェースを意識する傾向は、Mac OSやMicrosoft Windowsの登場で鮮明となった。このため、Mac OS以降の近年のOSとMS-DOSなどの初期のOSは分けて扱われることが多い。

OSの中で、ハードウェアを直接管理操作するなどの最も中心的な機能の部分を、特にカーネルと呼んで分けることもある。この場合、カーネル以外の部分(シェルなど)はユーザーランドと呼ばれる。また、カーネルとユーザーランドではCPUモードやアドレス空間が異なっている。

オペレーティングシステムは完全な一般名詞だが、“OS”は本来IBMの商標である。

◆ OSの目的

OSの主な目的は3つある。すなわち、ハードウェアの抽象化、リソースの管理、そしてコンピュータ利用効率の向上である。

; ハードウェアの抽象化

: コンピュータごとに目的は同じでも製造元が異なるなどで、動作に微妙に差異があるハードウェアが搭載されていることが多い。そのようなハードウェアの統一的で単純化された利用方法を提供することで、アプリケーションソフトウェアの開発を容易にする。

; リソースの管理

: 複数のアプリケーションソフトウェアを同時に利用する際に、互いに独立して動作できるように資源を管理する。プログラムからの資源要求に競合が起きた場合には、待たせる、エラーを返すなど、適切に対処する。

; コンピュータの利用効率の向上

: 複数のタスクを同時に実行する際に、資源割り当ての順番や処理の割り当て時間を工夫することで、全体のスループットを向上させる。これはデスクトップ環境ではあまり恩恵を感じることはないが、ウェブサーバやデータベースなど大量のアクセスをこなす用途などでは重要になる。

◆ OSの機能

◇ APIとABI

OSはアプリケーションソフトウェアを動作させるのが第一の目的である。このためのインターフェースがAPI(アプリケーション・プログラミング・インタフェース)とABI(アプリケーション・バイナリ・インタフェース)である。カーネルはシステムコールによってアプリケーションにサービスを提供する。さらに基本ライブラリも含めた形でアプリケーションに対してAPI/ABIを提供する。アプリケーションによってはOS上のミドルウェアやアプリケーションフレームワークなどをAPIとして使用する場合もある。

APIはプログラミングのためのインターフェースであり、プログラムを作成する際の規則を構成する。例えば、C言語での関数やFORTRAN/Pascalなどのライブラリ呼び出しといったものがそれにあたる。

一方、ABIはコンパイルされたソフトウェアがOSの機能を呼び出す際のインタフェースであり、プロセスが動作する際の規則を構成する。例えば、UNIX系のOSはAPIがほとんど共通だが、ABIはOSによって異なるOSの垣根を越えたABIもいくつか存在する。例えば、OCMP (Open Computing Environment for MIPS Platform) というMIPS系チップを使用したUNIX機によるバイナリ共通インタフェースが日本電気やソニー、住友電気工業、日本タンデム・コンピュータなどにより定義され、その定義に沿ったUNIX-OSが複数販売された。。従って、同じCPUを使ったシステムであっても、ABIが異なれば実行ファイルが異なる。ABIには、エンディアン、実行ファイルの形式、システムコールの具体的な方法、コールスタックの使い方などが含まれる。

◇ プロセス管理

コンピュータ上の各動作はバックグラウンドであっても一般のアプリケーションであっても、内部的にはプロセスとして動作する。DOSのような古いOSは一度に1つのプロセスしか実行できない。最近のOSは一度に複数のプロセスを動作させることができる(マルチタスク)。プロセス管理は複数のプロセスを実行するためにOSが行う処理である。プロセッサを1つだけ持つ一般的なコンピュータでは、マルチタスクは高速にプロセスからプロセスへ切り替えを行うことで実現される。ユーザーがより多くのプロセスを実行すれば、個々のプロセスに割り当てられる時間は少なくなっていく。多くのシステムでは、これが音声の途切れやマウスカーソルの奇妙な動作などを引き起こす。一般的なプロセス管理は、プロセスごとに優先度を与え、それによって配分される時間を決めている。

◇ メモリ管理

前のページ 1/6 次のページ

・オペレーティングシステム page1

・オペレーティングシステム page2

・オペレーティングシステム page3

・オペレーティングシステム page4

・オペレーティングシステム page5

・オペレーティングシステム page6