■コンピュータの構成

コンピュータは、中央処理装置(CPU: Central Processing Unit)、 主記憶装置(Main Memory、単にメモリと呼ばれることがある)、補助記憶装置(HDD: Hard Disk Driveなど)、 および、キーボードやディスプレイ等の入出力装置が、バス(Bus)と 呼ばれる情報伝達路で結ばれている(図1)。


図1　コンピュータの構成
  1. 主記憶装置: プログラムやデータを置いておく場所． 50〜60 nsec 程度の高速な読み書きが可能であるが、CPUの 処理速度に比べると遅い。 電源を切ると記憶内容が失われる(揮発性メモリ)。
  2. CPU： 主記憶装置上に置かれたプログラム(命令の集まり)を バスを経由して順次読み込み、高速（1nsec(10億分の1秒)/命令 程度）に実行する．
    ★CPUの動作の詳細はこちら★
  3. 補助記憶装置： プログラムやデータの永続的な保管場所． 読み出し/書き込みの速度は主記憶装置に比べるとはるかに遅いが、 電源を切っても、記憶内容は保持される(不揮発性メモリ)。
  4. その他，キーボードやマウスなどの入力装置，ディスプレイや プリンタなどの出力装置などもバスに接続される．

■プログラムの実行

　　Q: 文書ファイルのアイコンをダブルクリックしたとき，
　　コンピュータの内部で何が起きているのかを考えてみよう．

　　Q: ワープロを使い終わったとき，通常，文書を「保存」する．
　　　このとき，コンピュータの内部では何が起きているか．

図2　メモリの状態
  1. 文書ファイルをダブルクリックすると： オペレーティングシステム(OS: Operating System)が ディスク上にあるワープロのプログラムをメモリ上に コピー(ロード)する．
  2. 次にワープロのプログラムを実行し，アイコンで示された 文書ファイルをメモリ上にコピー(ロード)する．
  3. 以後，ワープロのプログラムは，キーボードから入力された 文字列をメモリ上の文書ファイルに追加するなど，利用者からの 指示に従って，メモリ上で文書の編集を行う．
  4. ワープロで「保存」メニューを実行したとき， ワープロのプログラムは，メモリ上の編集中の文書を ディスク上のファイルとして保存する． 「保存」せずにワープロを終了してしまうと，編集内容 はファイルに反映されない．

■オペレーティングシステムの役割

  1. メモリ領域の管理: メモリのどの部分が何に使われているか？ メモリのどの部分が未使用であるか？など
  2. ディスクの管理: ディスク領域をファイルとして扱えるように管理している． どのファイルをどこに置くのか？ ファイルの所有者はだれか？
    ★ファイルシステムを調べてみよう
  3. 入出力装置の管理: キーボードからの入力，プリンタへの出力など． プログラムに対して抽象化した入出力を提供する． (ハードウェアの違いを吸収)
  4. プロセスの管理: 複数のプログラムが並行して動作可能である． 次にどのプログラムを動かすべきかを決める．
    ★どんなプログラムが動いているか調べてみよう．

＜＜まとめ＞＞

ハードウェア，OS，アプリケーションプログラムの関係を図3 に示す．


図3　コンピュータのソフトウェア階層

■代表的なオペレーティングシステム