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計算機理論入門07
- 1. 計算機理論入門 7 2012 年度後期 垂水共之 tarumi@ems.okayama-u.ac.jp OS とは
- 2. 計算機の利用形態 • Single User Single Task – 一台の計算機を一人で使い、一つの仕事だけを行う • Single User Multi Task – 一台の計算機を一人で使い、複数の仕事を平行して行う • Multi User Multi Task – 一台の計算機を複数人で使う。（当然、複数の仕事を平行して ） • Multi CPU / Parallel computing – 複数の計算機を平行に処理させる • Grid Computing – ネットワークを通じて複数の計算機を結び付けた仮想的なコン ピュータシステム
- 3. 処理形態 • バッチ処理 – ひとまとまりの仕事 (job) をまとめて処理する • 時分割処理（ TSS : Time Sharing System) – 一台の計算機に複数の仕事 (task) に同時に割り振り、細かい時 間間隔で各 task の処理を切り替えて実行することにより、各利 用者はあたかもその計算機を占有した感覚で使える処理形式 • 実時間処理 (Real Time System) – 銀行の ATM や JR 等の予約システムのように、 task の処理・応 答時間に厳しい制限を付けて、一定時間内に応答するようにし たもの • 並列処理 (Parallel Computing) – 一つの仕事を複数の計算機 (CPU) で処理を同時・並行的に行う • Multi-processor, multi-core • 分散処理 – 一つの仕事を複数の計算機に分割し、処理する形式 • Clustering / Grid
- 4. OS （オー・エス）とは • OS Operating System – Job 管理 • Task 管理 – Data 管理 • File 管理 • Memory 管理 – User 管理
- 5. OS の例 • MicrosoftWindows • Linux • Mac OS • Unix • iOS • Multics • Android • 個別計算用の独自 OS • Tron • MS-DOS • CP/M
- 6. OS 以前 (1) •一台の計算機を一人の利用者が占有して、一つの仕事し かさせない時代 – その計算機に繋がっているすべての機器（デバイス、ペリフェ ラル）もそのユーザーの管理のもとにあり、そのユーザーの責 任のもとに利用する – 逆に、すべてのソフトを作る（書く）必要もあった。 • 多くのソフトは – 何らかのデータを入力し、 – 何らかの処理（計算、テキスト処理）をして、 – 結果を出力する • ことから成り立っている。
- 7. OS 以前 (2) •どのソフトでも共通に使えるものがある – データの入力 入出力機器デバイスの – 結果の出力 ハードウェア制御 utility • 入出力は計算等に比べると、非常に時間がかかる • その間、計算機は何もせずに待っている！ • この遊んでいる時間を有効活用して、別の仕事をさせよ う！ – マルチタスクへ このプリンタを使っているのは 誰？ どのタスク？ 管理が必要！
- 8. Job 管理 • Job： 利用者から見たあるまとまった仕事 – 例： C 言語で書いたプログラムのコンパイル・実行 • Compile • Link • Execute • Task, Job step : 計算機から見た一つの仕事 • Job スケジューリング – Job の処理優先度 – 資源（周辺機器、メモリ）の割り当て – 入出力 : スプールファイル (spool file) • HDD へデータ・結果を格納
- 9. 割り込み • 外部割込み • 内部割込み – ハードウェア異常 – オーバーフロー – 電源・電圧・温度異常 – ゼロ割 – 経過時間 – 記憶保護違反 – 入出力 – 入出力要求 – 外部信号 – タスク切り替え – オペレータ – ページフォールト
- 10. ハードディスクドライブ (HDD) • Disk管理 , Volume 管理（物理的な領域管理） – FAT(File Available Table) 、 FAT32 、 NTFS ： 使用・未使用領域の管理テーブル – VTOC(Volume Table of Contents) – Disk • Cylinder シーク時間 – Track http://ja.wikipedia.org/wiki/ – Sector 回転待ち時間 %E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4 %E3%83%AB:Cylinder_2_%28PSF %29.png – アクセス時間＝シーク時間＋回転待ち時間＋転送時間 • HDD(Hard Disk Drive) から SSD(Solid State Drive) へ http://ja.wikipedia.org/wiki/ %E3%83%95%E3%82%A1%E3%82 %A4%E3%83%AB:Disk-
- 11. Data 管理／ File管理 • File 管理 – 同じファイルに複数のタスクから同時に書き込むと？ • File System – Disk 管理 – フォルダー folder ／ディレクトリー directory 構造 • 階層的ファイルシステム hierarchical file system • 絶対パス • 相対パス – ファイル編成 • 順編成 sequential access method • 直接編成 direct access method • 索引順編成 indexed sequential access method (ISAM) • 区分編成 partitioned access method
- 12. ファイル file • ファイルのタイプ – テキスト・ファイル – バイナリ・ファイル • 拡張子 – MS-Windows でのファイル名の一部 piriodo の後ろ prog1.c report.doc – ファイルの内容（種類）を簡潔に • アクセス権 – ファルイル • 読み込み、書き込み、実行、 変更（削除） – フォルダ • 読み込み、書き込み、実行、変更 – 誰に • 自分（ owner ）、仲間（ group ）、その他一般（ public ） • 特定のユーザーへ
- 13. Memory 管理 • ソフトは主記憶（実メモリ）上に置かれ、順に実行され る。 必要なデータも主記憶に展開され、利用される。 • マルチタスク処理では実メモリに複数のプログラムが置 かれている。 – 自分のタスクの領域以外をアクセスしないように task A1 task A task A task A task B1 task B task A2 task B 未使用 未使用 未使用 未使用 task B2 – プログラムは近傍で動くことが多い。 • 必要となったとき、メモリに持ってくる –
- 14. 仮想記憶 • 実メモリと仮想メモリ (virtualmemory) – 実メモリサイズを超えたプログラムの処理 実メモリ Program C – 必要になった時に、メモリへ – 不要になったものと交換 swapping task C1 C1 補助記憶（ HDD ）へ追い出す task C3 C2 task C2 C3 C4
- 15. User 管理 • 利用者管理 – 利用が許可された者か？ • ID user ID, login ID • パスワード – 大文字、小文字、数字、特殊文字 – × 電話番号、誕生日、英単語（辞書総当たり） – パスワードの強度チェック » https://www.microsoft.com/ja-jp/security/pc-security/password-check • パスワードを記録するな！ • 記録してもよいから、定期的に変更を！ • 記録してもよいから、サイトごとに別のパスワードを！