OSの機能と構成

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

OS の機能,構成,カーネル,言語プロセッサなどを理解する。

用語例:マイクロカーネル,モノリシックカーネル,ミドルウェア,カーネルモード(スーパバイザモード),特権モード,ユーザモード,非特権モード,コンパイラ,インタプリタ,リンケージエディタ,サービスプログラム,仮想記憶管理,プロセス管理,タスク管理,記憶管理,データ管理,運用管理,障害管理,入出力管理,ユーザ管理,割込み,多重(マルチ)プログラミング,ブートストラップ,ネットワークブート,マルチブート,フラッシュブートローダ

システムソフトウェア

システムソフトウェアは、基本ソフトウェアとミドルウェアに大別されます。基本ソフトウェアというのは、広い意味でのOSです。

基本ソフトウェアには、狭義のOS、言語プロセッサ、サービスプログラムが含まれます。

ミドルウェア

ミドルウェアはOSとアプリケーションソフトウェアの中間で動作するソフトウェアです。多くのアプリケーションソフトウェアに共通する機能を標準的なインタフェースで提供します。

ミドルウェアの例としては、Java VMなどの仮想マシン環境や、データベース管理システム、クラスタ管理システム、統合運用管理システムなどがあります。

API(Application Programming Interface)

多くのアプリケーションに共通する、ウィンドウ操作や印刷などの機能については、OSやミドルウェアで用意されていることがあります。これらをアプリケーションから、呼び出すための仕様をAPIといいます。

OSの構成

OSはカーネルとカーネルモジュールから構成されています。

カーネルは、メモリ管理やタスク管理、周辺機器の管理などを行うOSの中核的な機能です。

カーネルモジュールは必要に応じてOSに追加される部品で、デバイスドライバなどがあります。

OSの実行モード

OSの実行モードには以下のものがあります。

  • カーネルモード:あらゆるハードウェアにアクセス可能(OSの実行モード)
  • ユーザモード:周辺機器やメモリへのアクセスが制限・監視される(通常のアプリケーションの実行モード)

マイクロカーネル

マイクロカーネルとは、オペレーティングシステムの同心円構造において、タスク管理やメモリ管理などの最小限の機能だけを担うように設計されたカーネルです。それ以外の機能は外側の層として作動します。マイクロカーネルの特徴は、簡潔で保守性が良いことです。

モノリシックカーネル

モノリシックカーネルとは、オペレーティングシステムの同心円構造において、プログラム管理、メモリ管理、入出力管理、ネットワーク管理などの基本的な機能をモノリシック(一枚岩)のように担うように設計されたカーネルです。

言語プロセッサ

言語プロセッサとは、ある文法に従うコンピュータ言語を処理するソフトウェアの総称です。オペレーティングシステムが作業を運用するのに対して、言語プロセッサは作業の段取り(プログラム)を準備するものです。

言語プロセッサには次のような種類があります。

名称特徴
アセンブラアセンブラ言語を機械語へ翻訳する。
コンパイラ高水準言語を機械語へ翻訳する。
インタプリタ高水準言語の文を一つひとつ解釈しながら実行する。
ジェネレータパラメータを入力してプログラムを生成する。
エミュレータ別の種類のコンピュータ用のプログラムを実行する。
トランスレータ高水準言語を異なる高水準言語に翻訳する。

言語プロセッサが入力するプログラムを原始プログラム、言語プロセッサが出力する機械語などのプログラムをオブジェクトモジュールといいます。

サービスプログラム

サービスプログラムとは、コンピュータの基本ソフトウェアの中で、オペレーティングシステム、言語プロセッサ以外の、様々な機能を提供するソフトウェアのことで、ユーティリティプログラムともいいます。

言語プロセッサがプログラムという製品(プロダクト)を提供するのに対して、サービスプログラムは利用者が直接何かを処理するための役務(サービス)を提供します。

プログラム実行の手助けになる機能や、システム運用のための定型業務を行うプログラムなどがあります。