第２回 コンピュータの仕組み（ソフトウェア編）

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1 第２回 コンピュータの仕組み（ソフトウェア編）
2003年4月19日（月） 情報コミュニケーションIII A 第２回 コンピュータの仕組み（ソフトウェア編）

2 コンピュータの仕組み コンピュータを構成するもの ハードウェア(Hardware) ソフトウェア(Software) 物質として存在
手で触れるもの ソフトウェア(Software) ハードウェアを動作させるためのもの プログラムやデータ

3 プログラム ハードウェア（コンピュータ）を利用するためには ソフトウェア（プログラム）が必要不可欠
ハードウェアは２進数しか理解してくれない … 人間は，２進数だけでは理解しにくい ２進数 アセンブリ言語 高水準プログラム言語 ハードウェアが理解可能 人間が理解可能 （機械語）

4 アセンブリ言語(assembly language)
コンピュータに対する命令→ ２進数（機械語ともいう） 例えば「AとBを足しなさい」　と命令（コマンド実行） 　　　　　0，1の羅列で表現 もう少し分かりやすい表現：　アセンブリ言語 例えば「AとBを足しなさい」 add A, B つまりアセンブリ言語とは… ２進数を直接書くよりは人間に分かりやすい コンピュータに対する命令１個について 　　　　　　　　　　　　１行のアセンブリ言語が対応

5 高水準プログラミング言語 アセンブリ言語でも分かりにくい 例えば… より人間が理解しやすいほうがいい 高水準プログラミング言語
(high-level programming language) ２進数 = アセンブリ言語 add A,B = 高水準言語 A+B

6 高水準プログラミング言語の例 言語名 用途（得意分野） C, C++ システム記述 COBOL 事務処理 Fortran, Pascal
科学技術計算 Java 分散協調処理 （ネットワーク対応） LISP 記号処理 Perl, Ruby 文字（テキスト）処理

7 アセンブラとコンパイラ プログラムは最終的には２進数（機械語）に変換 アセンブラ(assembler) コンパイラ(compiler)
アセンブリ言語を２進数に コンパイラ(compiler) 高水準プログラミング言語をアセンブリ言語or２進数に アセンブラ コンパイラ ２進数 アセンブリ言語 高水準言語 （機械語） 注意:高水準プログラミング言語から直接 　　　　２進数に変換するコンパイラも存在する

8 ソフトウェアの相互関係 ソフトウェアの中には，よく利用されるものがある
プリントアウトするためのもの．ハードディスクから　　データを読み出すもの．　　　　　　　　　　　　　　　　　　画面に文字を表示させるもの… こういうものを集めたものを「サブルーチン・ライブラリ」という ワープロ みんなで使おう!! お絵かき プリントアウトルーチン WWWブラウザ

9 システムとアプリケーション ソフトウェアは大きく分けて２種類 アプリケーション・ソフトウェア(application software)
ユーザ（普通は人間）に提供される有用なプログラム 　　（ワープロ→Word ,一太郎，表計算→Lotus123, Excel, お絵かきなど→Visio, Photoshop など） システム・ソフトウェア(system software) プログラムにとって有用なサブルーチンなどを提供するもの（プリントアウト，ネットワーク通信など） ユーザ アプリケーション・ソフトウェア システム・ソフトウェア ハードウェア

10 オペレーティング・システム オペレーティング・システム(Operating System) 通称： OS
コンピュータの構成要素を管理し，プログラムの実行効率を高めるためのプログラム群 システム・ソフトウェアの一種 信頼性(reliability)，可用性(availability)， 保守性(serviceability)，一貫性(integrity)， 安全性(security)が必須・・・・RASIS さらに移植性(portability)， ユーザ親和性(user-friendliness)も重要

11 OSの種類 現在よく利用されているOS達 MacOS（Apple社） Macintosh
Windows（Microsoft社） Intel系 PC（一般的なパソコン） UNIX（AT&T社のベル研究所で開発）　　　　　　　　　　　　 後に様々なプラットホームに移植 商用のもの:Solaris, HP-UX, IRIＸ 専用のワークステーションで利用 フリー(無料)のもの:　FreeBSD,NetBSD,OpenBSD Intel系 PC, PowerPC系, Alpha-chip系 Linux (Linus Torvalds氏が開発) UNIX とほとんど同じだが、厳密にはUNIX ではない その他: OS/2, BeOS, TRON系(BTRON,ITRON)など

12 バッチ処理とタイムシェアリング（１） OSは，たくさんの仕事（ジョブ）をこなす必要あり 仕事のこなし方は，大きく分けて次の二つ
ユーザやプログラムからの要求 仕事のこなし方は，大きく分けて次の二つ バッチ処理(batch processing) 仕事（ジョブ(job)）を待ち行列(queue)に入れて，順にひとつずつ処理していく タイム・シェアリング・システム(Time Sharing System) 複数のジョブを時分割で処理 すべてのジョブを少しずつ処理する TSS 注意:ジョブのことをプロセス(process)と呼ぶ

13 バッチ処理とタイムシェアリング（２） バッチ処理 C B A 時間 タイムシェアリングシステム C B A 時間 待ち行列（queue)
処理の様子 時間 前のジョブが終わるまで待たされる タイムシェアリングシステム C B A ジョブ 処理の様子 時間 タイムスライス タイムスライスは非常に短いので，あたかも３つのジョブを 同時に実行しているように見える

14 OSの役割 OSはハードウェアの違いを吸収する OSはすべての資源を管理する
ユーザあるいはアプリケーションソフトウェアは，　　ハードウェアの違いを意識する必要はなくなる OSはすべての資源を管理する いくつかの管理プログラムによって実現 プロセス管理，入出力管理，メモリ管理，ファイル管理 ユーザ アプリケーション・ソフトウェア システム・ソフトウェア ハードウェア OSの守備範囲

15 OSの種類 シングルユーザ・シングルタスク シングルユーザ・マルチタスク マルチユーザ・マルチタスク
同時に１ユーザ，同時に１タスク(=ジョブ) CP/M, MS-DOSなど「いにしえの」OSたち シングルユーザ・マルチタスク 同時に１ユーザ，同時に複数タスク MacOS, Windows 3.1/ 95 / 98 / Me など マルチユーザ・マルチタスク 同時に複数ユーザ，同時に複数タスク UNIX, Windows NT / 2000 / XP,MacOS Xなど

16 ファイル・システム ファイル ファイルシステム 意味を持ったデータのまとまり
Windowsのアイコンの単位 ファイルシステム ファイルをどこに，どういう形式で格納するか？ ファイルをどういう方法で取り出すか？ に関する取り決め これが決まっていないと，OSはファイルの入出力ができない（人間の事務作業と同じ） UFS(UNIX), NTFS(Windows NT / 2000 / XP ), FAT(MS-DOS / Windows / 95 / 98 / Me) などOSによってもいろいろ

17 UNIXでのファイルシステム ユーザから見えるUNIXのファイルシステム例
実際にハードディスクやメモリ上にどのように格納されているかはユーザは関知しない ルート(root)を根とする木構造 /(root) usr var bin spool local log httpd access_log lpd ：ファイル ：ディレクトリ(directory) Windowsでいうところの フォルダに相当．これも ファイルの一種（複数の ファイルを格納できるファ イル）

18 ファイル・パス ファイル・パス（あるいは単にパス(path)） パスの作り方 ファイルの場所を表すもの
絶対パス：ルートからそのファイルの場所までのパス 相対パス：ある場所からの相対的なパス パスの作り方 ディレクトリ名を “ / ” で区切る Windows 系では、 “ \ ” ルートディレクトリは “ / ” で表す 一つ上のディレクトリは “ .. ” で表す 最後は目的のファイル（ディレクトリ）名

19 パスの例 絶対パス: /var/log/httpd/access_log
local bin usr bin 絶対パス: /var/log/httpd/access_log /(root) /(root) spoolからの相対パス: ../log/httpd/access_log spool spool lpd var log httpd access_log

20 ファイル・フォーマット ファイル・フォーマット(file format) 様々な方法がある データをファイルに格納する際の取り決め
例えば住所録をどういうフォーマットで格納するか？ 必要な情報: 名前，住所，電話番号 各項目（フィールド）の長さを決めておく Robert □□□□Kyoto□□□□□116□□ 区切り文字と順番を決めておく Robert,Kyoto,116 各項目に名前を付けておく NAME=Robert,ADDRESS=Kyoto,TEL=116 簡単だが無駄が多い 区別のため文字列を “ ”で囲むとよい(CSV: Comma Separated Value) 無駄はないが区切り文字が そのままではデータ中で使えない 分かりやすいが無駄も多い

21 ファイル名とファイルフォーマット Windowsでは，“.”以降の文字（原則３文字．拡張子と呼ぶ）でファイルフォーマットを推測
exe… 実行形式ファイル doc… Word ファイル xls… Excel ファイル ppt… PowerPoint ファイル jxw… 一太郎ファイル それぞれの拡張子に応じたアプリケーションを自動起動 （アイコンをクリックして、自動的に開くため） UNIXでは“file”コマンドでファイルフォーマットがある程度分かる

22 ミニレポート 今回の課題 自分の持っているパソコンについて を調べてまとめよ 授業感想,質問等
ハードウェアのスペック CPUの種類,メモリおよびハードディスクの容量 付属しているインタフェース, 利用している二次記憶装置 OSの種類 　　を調べてまとめよ 授業感想,質問等 題名：0419 締め切りは次の講義日の前日(4/25)まで