OSとは

カーネル(OSの本体)+モジュール(カーネルに組み合わせて使う部品) で成り立つ
Windowsではカーネルと組み合わせて使う部品のことをコンポーネントと呼ぶ
またWindows本体はExplorerというコンポーネントであり、カーネルの実態はNTOSKRNL.EXE

OSの基本機能

・プロセス管理
　優先順位を元に、実行中のプロセスへCPUを効率よく割り当てる
・メモリ管理
　主記憶装置の空きを監視し、仮想記憶屋ディスクキャッシュを実現する
　メモリについてプロセスには仮のアドレス空間が割り当てられているため、それを本当のアドレス空間に割り当てる
・入出力管理
　入出力機器を管理し、必要に応じて割り込み制御や排他制御(他の処理を入れない)、スプーリングを行う

カーネル種類

モノシリックカーネル：OSが行う仕事の大部分をカーネルが行う
マイクロカーネル：OSが行う最低限の仕事をカーネルが行い、あとはモジュール(具体的にはシェル・デバイスドライバなど)が行う

OSが生まれた経緯

昔はOSがなかった
プログラムでハードウェアを制御していた
問題：異なるハードウェアに買い換えると、以前のソフトウェアが動作しなくなった
例：プリンタをかえると使えなくなる。ハードウェアによって印刷命令が違うため

ハードウェアの違いを吸収する層、つまりOSという考え方が生まれた
OSの持つ命令の集まり：API
APIのメリット：ハードを変えてもデバイスドライバを変更するだけで対応可能となった

CPU

CPUの動き

CPUは与えられたマシン語によってプログラムを順に処理していく

メモリ上にはプログラムとデータがある
まずCPUはプログラムを取り出して(命令のフェッチ)
プログラムを解釈して(デコード)
データの場所を計算して(オペランドのアドレス計算)
メモリ内のデータを取り出して(オペランドのフェッチ)
命令を実行して、計算結果(データ)をメモリに戻すという処理を繰り返す
これら一連の処理を順に行う方式を、逐次制御という
並行処理のことを、パイプライン処理と呼ぶ

CPU構成内容

・レジスタ
・制御装置(メモリデータをレジスタに入出力)
・演算装置(レジスタ上のデータを演算)
・クロック(動作するタイミングを決定)
から構成される

レジスタ

CPUが使用する値を一時記憶する場所のこと

レジスタの種類
(どのレジスタがいくつあるかはCPUによって異なる)
・制御装置
　プログラムカウンタ
　命令レジスタ
　指標レジスタ
　ベースレジスタ
　汎用レジスタ

・演算装置
　アキュムレータ

・キャッシュメモリ
※レジスタではない：メモリへのアクセス速度を向上させることが目的のため
　1次キャッシュメモリ
　2次キャッシュメモリ

1CPUにつき、実行できるのは1プロセスのみ

コンピュータがメモリに読み込んだ1つ1つのプログラムをプロセスという
1つのCPUで同時に複数のプログラムを実行することができない
人間と同じ(勉強しながらテレビをみる：勉強→テレビ→勉強、、、の繰り返し)

メモリ

DRAM：蓄えた電気をリフレッシュする必要がある分低速だが安価(コンデンサを利用して電気を蓄積)
SRAM：蓄えた電気をリフレッシュする必要がない分高速だが高価(トランジスタを利用して電気を蓄積)

ROMの種類のひとつ
EEPROM(Electric Erasable Programmable ROM)
高電圧をかけて、一旦消せば、書き換え可能、フラッシュメモリもこの一種
メモリ上に住所がある、CPUが利用するときにはこのアドレスを指定してやりとりする

RASIS

Reliability Availability Serviceability Integrity Security
コンピュータシステムが期待された機能・性能を安定して発揮できるか否かを検証するための評価項目として知られる5つの要素
信頼性：システムが故障することなく、どのくらい動き続けるかを表す
可用性：使いたいと思った時に、ちゃんと使うことができるかを表す
例えば電車なら、事故や工事やら災害の影響で止まる可能性がある
保守性：故障から復旧させたり、故障を予防したりする作業がどれだけ容易かを表す
保全性：システムに障害が発生したとき、どの程度復旧できるか？
機密性：システムが不正使用や災害から安全に守られているかどうか表す

ファイルシステム

フォーマットをするとハードディスクに管理領域を作成する
この際にセクタやトラックをひいて初めて読み書き可能となる

参考URL

基本情報技術者試験ワンポイント講座