１ビットの情報で扱えるものには次のようなものがある。
- 0 か 1 かの区別。
- 白か黒
- 正しいか間違い
- k (キロ、ケイ)
- 1024 か 1000
- M (メガ)
- k の 1024 倍か 1000 倍。1,000,000 くらい。
- G (ギガ)
- M の 1024 倍か 1000 倍。1,000,000,000 くらい。
- T (テラ)
- G の 1024 倍か 1000 倍。1,000,000,000,000 くらい。
コンピュータに仕事をさせるとは
- 入力として符合化された情報を与える
- 出力として符合化された情報を受け取る
- プログラムを与える
情報量の感覚。
- 1 ビット
- 白黒の区別
- 1 バイト (8ビット)
- ヨーロッパ系文字 1 文字。256色。
- 2 バイト (16ビット)
- 日本語の漢字 1 文字。60000色。
- 4 バイト (32 ビット)
- 現在広く使われているコンピュータが 一度に計算できる情報量。整数なら40臆くらい。
- 数 k バイト (32 ビット)
- 典型的な電子メール１通の大きさ。数千文字。
- 256 ビット (32バイト)
- 16ドット×16ドットの白黒の画像（ビットマップ）で 漢字 1 文字を表現した時の情報量。
- 8k バイト (64 k ビット)
- １秒間に電話の品質で音声を記録した時の情報量。
- 1 M バイト (1,000,000 バイト)
- フロッピディスク１枚に保存できる情報量。
- 640M バイト (640,000,000 バイト)
- CD 1 枚に保存できる情報量。
- 5G バイト (5,000,000,000 バイト)
- DVD 1 枚に保存できる情報量。
- CPU 。
- 計算を行う。計算の速度を決める。クロックの周波数(単位はHz(へルツ)) が速度の目安になる。
- メモリ(RAM(Random Access Memory))
- 実行中のプログラムを保持する。加工するデータを一時的に保持する。 揮発的(電源を切ると消えてしまう)。非常に速い。容量は、ハードディスクよ りは小さい。
- ハード・ディスク (HD(Hard Disk), HDD(Hard Disk Drive))
- プログラムやデータをデータを保持する。揮発的(電源を切ると消えてし まう)。容量は、メモリより大きい。
- CPU Pentium 500MHz
- メモリ 512 M Byte
- ハードディスク 20 G Byte (20,000 M Byte)
- メモリは、速くて揮発的。
- ハードディスクは、遅くて永続的。
■今日の重要な話
- コンピュータの中に存在する重要な幻影として、ファイルがある。
- ファイルは、ハードディスクの性質を仮想化したものである。ファイル は、コンピュータで扱う情報（プログラムとデータ）を保存する働きがある。
- ファイルには、名前がある。
- ファイルという幻影を作り出しているプログラムは、オペレーティング・ システムという。
人間は（コンピュータがなくても）さまざまな幻影を使っている。
- サンタクロース
- 愛
- 正義
- 国
■ファイルとディレクトリ
ファイルとは
- 永続的なメモリ（ハードディスクなど）を便利にしたもの（抽象化、仮想化）。
- 情報に名前を付けるためのもの
ディレクトリとは
- ファイルに名前をつけるための仕組み
- ファイル名の一覧表を含んでいるもの
このような問題を解決するための仕掛がファイルである。ファイルは、（後述 するオペレーティング・システムというプログラムの働きで）、大きな記憶媒 体を扱いやすい大きさに分割して、かつ、記憶媒体が変わっても同じように扱 えるようにしたものである。
ファイルには、情報を保存する役割に加えてもう１つ大事な機能がある。それ は、「情報に名前を付ける」という機能である。この機能は、あたりまえすぎ てすぐに有難みがわかないかもしれない。しかし、もし全ての自分の情報をフ ロッピ・ディスク１枚１枚に入れてフロッピのラベルに書かれた情報の名前を 自分で読んで操作しなければならないことを想像すれば、情報の名前を計算機 が管理してくれる有難みを実感であろう。
ファイルに名前を付ける働きを持っている仕掛けは、ディレクトリ （directory）と呼ばれています。ディレクトリは、フォルダ（folder）と呼 ばれることもある。コンピュータの中では、ディレクトリは、ファイルの名前 の一覧表として現れる。◆ファイルの性質
- 名前がある。
- 内容がある。内容は、符号化された情報やプログラム。
- 属性がある。
- 所有者（誰のものか）
- 時刻（いつ作ったか）
- 保護（内容を読み出せる権限があるかどうか、内容を変更する権限があるかどうか）
◆記憶媒体の初期化(フォーマット)
♪涙のフォーマット。フィジカル・フォーマット。
記憶媒体の種類
- フロッピ・ディスク
- ハード・ディスク
- 光磁気ディスク(MO)
買ってきた記憶媒体。ビットを保存するための小さな場所が並んでいる。その
ままでは、ファイルを作成することはできない。
図? フォーマットされていない記憶媒体 図? フォーマットされた記憶媒体
ファイルを作ると、名前がディレクトリに記録される。ディレクトリには、デー
タがどこにある場所や属性が記録される。
図? ファイルがつくられた記憶媒体
フォーマットの方法には、２種類ある。
- 物理フォーマット(physical )
- 磁気的な方法、あるいは、電気的な方法など 記憶媒体に固有の方法で完全に買ってきた時と同じ状態に戻す。
- 論理フォーマット(logical )
- ディレクトリを空にする。名前を消し、
データの区画への参照を消してしまう。
フォーマットしてしまうと、データは完全に消されてしまって、元に戻すこと
はできない。特に物理フォーマットの場合は、戻すことができない。
物理フォーマットという考え方がない記憶媒体もある。たとえば、光磁気ディ スクなど。
同じ物理媒体でも、フォーマットの方法は違う。フロッピでデータを交換する 時には、双方のコンピュータで扱えるものを使う。よく使われるものは、 「MS-DOS 1440KBフォーマット」と呼ばれるものである。
◆テキスト・ファイルとテキスト・エディタ
ファイルの内容による分類
- テキスト・ファイル（text file）
- 内容として符合化された文字だけを含むファイル
- バイナリ・ファイル（binary file）
- テキスト・ファイル以外のファイル。CPUが解釈できるプログラムや 画像・音声データを含んだファイル。
テキスト・ファイルは、次のような所で使われている。
- 電子メールの１つひとつ
- ネットワーク・ニュースの記事１つひとつ
- WWW のデータのうち、HTML で書かれたもの
- ソース・プログラム
テキスト・ファイルを作ったり、内容を修正するには、テキスト・エディタ (text editor)というプログラムを使う。実習では、電子メールを書く時に、 emacs (mule) という名前のテキスト・エディタを使う。実習室のパソコンに は、「メモ帳」という名前のテキスト・エディタが使えるようになっている。
■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, OS）とは
- 基本ソフトウェア（プログラム）。
- 電源を入れて、使えるようになった時に動いているプログラム。 （オペレーティング・システム以外のプログラムは、 すべてオペレーティング・システムの働きで実行される。）
- コンピュータの「顔」を作る。基本的な考え方と操作方法とを決める。 同じハードウェアでも、違うオペレーティング・システムが動くと、 考え方も操作方法も違う。
- ソフトウェアにより、基本的なもの（幻影、オブジェクト）を提供する。
- ファイルとディレクトリ
- プロセス
- ウィンドウ、アイコン。
- 管理職。ハードウェアを管理する。メモリ管理、ＣＰＵ管理。
徒然草(つれづれぐさ)。八になりし年。最初の仏問題。 ＯＳは、誰が実行するか。
ブート・ストラップ（Boot strap,靴ひも)。 ほら吹き男爵は、底なし沼に落ちた時に、自力で脱出するために、自分の靴ひ もにつかまって脱出した。
オペレーティング・システムの種類
- Microsoft Windows95/98/2000/NT
- MS-DOS
- Unix, Linux
- MacOS
- Loader
- Monitor
- バッチ処理
- TSS
- ワークステーション、GUI
- パソコン用OS
- ネットワークOS, 分散OS
- 実時間OS
- カーネル
- シェル（User Interface）
- ウィンドウ・システム
- コマンド群
- Application Interface (API) （ライブラリ、システム・コール）
図オペレーティング・システムの構成要素
■仮想記憶（仮想メモリ）
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る。
- 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る（ＩＣ）。電源を切ると、内容が 失われる。速度が速く、値段が高い。
- 永続的記憶。二次記憶(secondary storage)
- ハードディスク、フロッピ・ディスク、磁気テープ（8mmビデオなど）、 CD-ROM などで作られている。電源を切っても、内容は保存される。半導体の メモリと比較して、速度が遅く、値段が安い。
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 ための仕組みでである。たとえば、仮想記憶を使うと、メモリが１００Ｍバイ トしかないコンピュータで、２００Ｍバイトのメモリを使うプログラムを実行 することができるようになる。もともとは、１つのプログラムで実際のメモリ 容量以上のものを使うための仕組みである。最近では、 複数のプログラムが使うメモリの総量で考えることもある。
仮想記憶の基本的なアイディアは、 すぐに使うところだけを速いメモリ（ＩＣ）に、当分 使わない所を、遅いハードディスクに置き、ディスクとメモリの内容を入れ替 えながら仕事を進めることである。この時、速いメモリを主記憶(main memory, primary storage)、遅いハードディスクを二次記憶(secondary storage)とい います。
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部分を二次記憶へ。
- FIFOアルゴリズム。最も早い時刻に読み込まれた部分を二次記憶へ。
- Randomアルゴリズム。ランダムに選んで二次記憶へ。
- LRU((Least Recentry Used))アルゴリズム。最も長い時間参照されてい ない部分を二次記憶へ。
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。
- 仮想
- 仮に考えること。仮に想定すること。例：仮想敵国。(広辞苑)
- 仮想敵国
- a hypothetical [potential] enemy。
- virtual--形A(比較なし)
-
1 (表面または名目上はそうでないが)事実上の， 実
質上の，実際(上)の： It was a virtual promise． (約束ではないが)約束も
同然だった ／He was the virtual leader of the movement． 彼はその運動
の事実上の指導者だった．
- 2 【光】虚像の(#/ng/real)： a virtual image 虚像．
■プロセス
プログラムとプロセス。
プロセスとは、オペレーティング・システムによって メモリに読み込まれ、実行可能になったプログラム。
単にファイル（ハードディスク）に入っていも、プログラムはプログラムであ る。 １つのプログラムを同時に２個動かすことを考えると、プログラムとプロセス の違いがわかる。
利用者の代理
プロセスは、コンピュータの中で利用者の代理という意味がある。利用者は、 コンピュータが持っているハードウェア資源を利用したい時、直接コンピュー タの中に入り込むことはできない。そこで、代理人としてプロセスを作る。プ ロセスは、利用者の代わりに、計算機の中で活動する。
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、プログラムを実行する。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する。Unixでは、 プログラムが保存されているファイルの名前をキーボードで打ち込む。
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 行う。
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Last updated: 2000/05/11 00:47:31
Yasushi Shinjo / <yas@is.tsukuba.ac.jp>