オペレーティング・システム／プロセスと仮想記憶

共通科目情報処理(講義)、国際総合学類対象、1996年12月25日

                                       電子・情報工学系
                                       新城 靖
                                       <yas@is.tsukuba.ac.jp>

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■復習

• 揮発的なメモリ（ＩＣ）、永続的なメモリ（ハードディスク）
• オペレーティング・システム。
• 仮想化。抽象化。
• もの(ファイル、プロセス、通信)
• プロセス
• 仮想記憶、LRU

■メモリ

計算機(コンピュータ)には、２種類の記憶するためのハードウェアが使われて います。

揮発的記憶。メモリ（memory）、あるいは、主記憶（main memory,primary storage）

ＣＰＵと同じく、半導体で作られていいます（ＩＣ）。電源を切ると、内容が 失われます。速度が速く、値段が高い。

永続的記憶。２次記憶(secondary storage)

ハードディスク（アルミやガラスに磁性体を塗ったもの）、フロッピ・ディス ク（プラスチックに磁性体を塗ったもの）、磁気テープ（8mmビデオなど）、 CD-ROM などで作られていいます。電源を切っても、内容は保存されます。半 導体のメモリと比較して、速度が遅く、値段が安い。

■プロセス

プログラムとプロセス。

プロセスとは、一言で言えば、プログラムの実行時のイメージです。ここで、 プログラムというのは、ＣＰＵが実行できる機械命令の集まりことです。 機械語のプログラムは、ファイルに保存されています。それがメモリに読み込 まれ、実行対象になるとプロセスになります。

ここで、１つのプログラムを同時に２個動かすことを考えみてください。する と、プログラムとプロセスの違いがわかると思います。

利用者の代理

プロセスは、また計算機の中で利用者の代理という意味もあります。利用者は、 計算機が持っているハードウェア資源を利用したい時、直接計算機の中に入り 込むことはできません。そこで、代理人としてプロセスを作ります。プロセス は、利用者の代わりに、計算機の中で活動します。

プロセスの操作

• 生成（作成）
• 消滅（削除、終了と強制終了）
• 切り替え
• (プロセス間通信)

プロセスの生成・消滅

プロセスを作るには、プログラムを実行します。WindowsやMacintosh では、 プログラムが入っているファイルのアイコンをダブルクリックします。UNIXの コマンドモードでは、「%」に対してプログラムが保存されているファイルの 名前を打ち込みます。

プロセスを消すには、実行しているプログラム（プロセス）の終了の手順を踏 みます。プロセスは、終了させないといつまでも動いている性質があります。 プロセスの観察

UNIXでプロセスを観察するには、コマンドモードでpsと打ちま す。Windows 3.1 では、プログラム・マネジャを使います。Windows 95 では、 Explorer を使います。Macintosh では、Finder の右上のメニューを使います。

■仮想記憶(Virtual Memory)

仮想記憶とは、実際に備えているメモリ容量よりも大きなプログラムを動かす ための仕組みです。たとえば、仮想記憶を使うと、メモリが３２ＭＢしかない コンピュータで、６４ＭＢのプログラムを実行することができるようになりま す。

メモリ（主記憶）の有効活用の技術

• ページングによる仮想記憶
• スワッピング

ページ置き換えアルゴリズム

• OPTアルゴリズム。最も遠い将来まで利用されないページを２次記憶へ。
• FIFOアルゴリズム。最も早い時刻に読み込まれたページを２次記憶へ。
• Randomアルゴリズム。ランダムに選んで２次記憶へ。
• LRU((Least Recentry Used))アルゴリズム。最も長い時間参照されてい ないページを２次記憶へ。

一番いいのは、OPTアルゴリズムだが、実現不可能。未来の情報を使うので。 LRU は、過去の情報を使って未来を予測する方法。

超整理法の押し出しファイルは、LRUアルゴリズム。

■今後の予定

• プログラミング言語
• 通信、ＯＳＩ
• クライアント・サーバ・モデル