こんにちは。
突然ですが、皆様はソフトウェアと聞いて何が思いつきますか？一週間前のコバヤシは「PCの中身？」「OS?」くらいしか思いつきませんでした。
そもそもソフトウェアとは、特定のタスクを実行するためにCPUに命令を出すプログラムの集合体を指します。
ワカリマス
抽象的でよく分からないことが分かります…
まず下の図がソフトウェアの全体像となります。
ソフトウェアは大きくOS（Operating System）、ミドルウェア、アプリケーションの３つから構成され、OSは広義と狭義に分類ができます。
狭義のOSには制御プログラムがあげられ、システムを動かすプラットフォームとなります。
皆様に馴染みあるものとしては、PCではWindows、MacOSやLinuxが、スマートフォンではAndroidやiOSが挙げられます。
当初のコバヤシもイメージした、いわゆるOSというヤツです。
狭義のOSの主な機能は記憶管理、ユーザー管理、入出力管理、タスク管理があげられます。
それぞれ見てまいりましょう！
記憶管理
記憶管理は、補助記憶装置からデータを出し入れしたり、主記憶装置上のデータ処理をCPUに依頼をします。
イメージとしては、プログラムを作業テーブル（主記憶装置）へ読み込み、CPUが処理をする橋渡し役となります。
本棚のイメージの補助記憶装置よりも主記憶装置の容量は限られているため、主記憶装置を効率よく管理をします。
以下が効率よく管理するための、主要な記憶管理方法となります。
ページング（Paging）
メモリを小さな固定サイズのページに分割して管理する方法です。
物理メモリの空いている領域にページを載せることができるため、メモリの断片化を減少させます。
セグメンテーション（Segmentation）
メモリを異なるセグメント（コード、データなど）に分割して管理する方法です。
各セグメントは、動的に大きさを変えることができ、柔軟性があります。
ページングと組み合わせて使われることが多いです。
仮想メモリ（Virtual Memory）
実際のメモリが不足している場合に、仮想メモリを使用して、ハードディスクの一部をメモリのように扱う技術です。
これにより、実際の物理メモリよりも大きなメモリ空間を提供できます。
ユーザー管理
ユーザー管理は、ユーザの権限とアクセスを管理し、システムの安全性とパフォーマンスの維持を行います。
以下が主要なユーザー管理の一例です。
ユーザーアカウントの管理
ユーザの追加や削除、変更、パスワードの管理を行います。
ユーザー権限の管理
ユーザ権限は、アカウントに対して、システム上のリソース（ファイル、プロセス、ネットワークなど）にどのような操作が許可されるかを定義します。
グループ管理
グループは、複数のユーザを1つの単位として管理する方法です。グループ管理により、ユーザに対して共通の権限を簡単に設定できます。
ユーザーログの管理
システムには、ユーザの操作履歴を記録する機能があります。これにより、セキュリティ監査や問題のトラブルシューティングを行うことができます。
このように、たとえば家族でコンピュータを共有利用している場合でも、お父さんのアカウントと子供達のアカウントで、出来る操作と出来ない操作を設定することも可能となります。
家族間でもプライバシーは守られます。
入出力管理
入出力管理は、コンピュータ本体とデバイス間でのデータの送受信を制御します。
以下が主要な入出力管理の役割となります。
デバイスドライバ
コンピュータに接続したマウスやディスプレイ等のデバイスとソフトウェアの通信を制御するためにダウンロードされるものです。
バッファリングとキャッシュメモリの利用
入手力操作は通常、時間がかかるため、OSはデータを一時的にメモリ内のバッファに保存し、後で効率的に処理します。
また、キャッシュメモリを利用して頻繁にアクセスされるデータを高速に取得できるようにします。
よく使うものは手元に置いておくということですね。
同期と排他制御
複数のプロセスが同時に入出力操作を行う際に、データの競合を防ぐために排他制御を行います。
それによりシステムの整合性を保ちます。
このように入出力管理は、デバイスドライバによるデバイスの管理や、バッファリングやキャッシュを使用した入出力速度の向上、同期や排他制御による複数プロセス間での競合の防止などにより、安定したデータ転送を行います。
本日は、狭義のOSのうち記憶管理、ユーザー管理、入出力管理を見て参りました。
次回はさらに進めて、タスク管理のうちタスクの処理方法を紹介します。まだまだソフトウェアが続きますよー 頑張りましょう！
それでは本日もご覧いただきありがとうございました。
小林 大洸
