本校でもようや く,昭和

UNIXをベースとした分散型情報処理教育システム

堀内征治 堀内泰輔

1. は じ め に

情報処理教育における環境整備の問題は極めて重要な問題であるが, これには大規模な予 算措置が必要 となるため,その要求に頻繁に答えることは容易ではない.この点か らもシス

テム更新に当たって, より憐重な対処が求められるのは当然のことといえる.

本校でもようや く,昭和

年度に教育用 コソピュークの更新予算が認められ,環境改羊の 絶好の機会を得た.選定期間が短 く,予算額の面でも必ず しも十分でない状況なが ら

年

月に,従来か らの 目標のひとつであった

システム｣の導入がかない, さらに数 カ 月の試用の間に,筆者等の手に より本校独自の ｢ 分散型教育 システム｣を構築す ることがで きたので, ここにその概要を報告したい.

2.

新 システム導入の経過

本校における教育用の旧システムは昭和

年以来使用 してきたもので,周辺装置の劣化が 目立つ上,極めて小 さな記憶装置や処理速度の低さは,年々増加する処理件数に応 じきれな くなっていた.そこで,昭和5

年度 よりレソタル方式による更新を求めてきたが,要求は実 らず,諸事情を勘案 して

年度途中か ら買い取 り方式に変更 し,更新の早期実現を図ること にした.

この間,筆者等は鎮継 システムの検討を重ね,更新に係る基本方針を,

1 ) 予算規模の問題ならびに事務用電子計算厩の別途導入が実現化 していることを背景 に,教官研究および事務処理は第二義 とし,情報処理教育に主限を置 くこと.

2)

教育の高効率化を念頭に匠 き,パ ソコン

台以上を端末 とする

■ 方式を採 るこ と.

3) OS

としては

専用に編 まれた

を採用すること.

のようにまとめ,情報処理研究委員会の同意を得た.

60

年

月,本省か らの更新予算決定示達を受け,筆者等は上記基本方針に沿い,‑‑ ド･

ソフ トについての詳細に渡 る仕様書を作成 し,さらにい くつかの性能テス トも義務付けて各 社に対 してシステムの提案を依板した.

61

年

月には

社か ら正式回答を受け本格的な選定にはい?た･ この うち仕様を満足する ものはわずかに

社のみであ り,それ らのホス トマシソはいずれ もズーノ ミ‑ ミニコンであっ た.投薬を辞退 した

社が,この予算規模で

端末の

を構築するのは汎用槙では無理 と判断 したことか らも,現時点でこのクラスのシステムを実現するにはスーパ‑ ミニコソが

*

昭和61 年

月 全国高等専門学校情報処理教育研究協議会, 情報処理教育研究発表会において発表

** 機械工学科 助教授

** * 横桟工学科 助 手

原稿受付 昭和61 年

月3

日

最適であ るとい う印象を強めた.

条件を満 た した

社につ いては, さらに慎 重 な審議が加 え られ,‑ 〜 ドの優 位性,お よ びUNI

ペ ソチマー クテス トの結果並びに ノ イソテナ ソス の 問題 等 か ら

L r 上通捉案 の

システムに決定 した.

3.

新 システムの概要

図

に,本 システ ムのノ ､‑ ドウェアの

図を, また表 1に ソフ トウェア仕様 を' 示す.

‑ ‑ ドウェアの榊成因の うち,火線で示 し た ものは 3 月の 封入時点 で 実現 した システ A,斜線部は既存 の装 征の有効利m を阿 るた め古人後援統 した もの,破線は本 システムの 特 色であ る分散型 を効率 よく実施す るために 筆者等に よって開発 した ものであ る.

ソフ トウェアの収 粋であ る

UNI X 杏, また端末側にはP L L ･ qr 版 の

OS を抑 えることがで きた. また ,. 三日 かこついては メ ーカ側か ら捉供 された ものに加 えて, アセ ン ブ リ言語教育用 に

等 の独 白の システムを開発 した. なお メーカでは

に準拠 した本

を

と呼ん でい るが,本稿 では, 以下

も

と称 してい く.

導入の基本方針 とも重複す るが,筆者等が システム構築 に当た って強調 して きた点は,

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淡字プリンタ

図

システムの‑‑ ドゥェ7構成

表 1 ソフトウェア仕様 ホ ス ト

UTS

( U N I X

systemV) FORTRAN77 PASCALC Lis

p ( 予定)

予定

使用可能 1 ) 1学級 の学生が 1人 1台で実習で き 言 語

る

システムであ り

として は

であ ること.

2)

以下 の教育 内容が可能であ るこ と.

i ) アル ゴ リズムの 理解 と,

MS･DOSv3.1 BASICcompiler BASIC interpreter RM FORTRAN TurboPASCAL LATTICEC assembler CASL

;｡孟i

:

‑

1

q

q

r

二'

完

tj 備考

P S

使用 ログラ ミソグ言語 の習得

i i )

iii) LISP･PROLOG

に よる人工知 能言語 の基 本的理解

iv)TSS環境 に対す る習熟

3) UNIXをペ ース とした分散型処理が

図2 ホス トマシソの概観

UNIX

をベースとした分散型情報処理教育システム

可能であること.

である. この前

着,すなわち教育に適切な端末数の確保 と,豊富なソフ トの提供が可能 と なった点は,現段階では他教育機関には例をみず,本 システムの大 きな特色 と思われる･ し か し,‑ これについてはここでは単に紹介す るに とどめ,以下には運用面に着 日して検討を重 ねてきた3) 項について詳述 したい.

TSS

といえども,通常 このクラスのシステムでは

端末以上 の同時処理に対 してはホス トにかな りの負担がかか り, レスポンスタイムが問題になる.本 システムのこれに関す るデ ータは後述のとうりであ り,一般的には我慢のできる範囲内にあると思われる･ しか し,実 質的に応答が

秒を越えると,利用者に不満を残す ことになる点は否めない事実である･本 システムでは これ らの点に着 日し,前述の教育内容の うち基本言語の教育は,パ ソコン単体 で行な うように設計 した. これに よってパ ソコソの持つ有力な機能,例えは グラフィックス やカラーへのアプローチあるいはエデ ィッ トの容易性等のメ リッ トも生かせることになる･

しか し,単にホス ト側か ら端末を切 り離すことに よるパ ソコンスタン ドアローソ方式では, 教育の高効率化や, きめ細かな指導を望む こ

とはできない.そこで

の数々の特色 ( 電子 メールや端末間の交信,あるいは簡単 なファイル転送等)を全面に出 し,運用の制 御ベースを

に置 くように設計 し た.

すなわち,学生は個々に所有す るシステムデ ィス クを端末のディスク ドライブに入れて起 動す ることに より自動的に

の環境に はい り,表示 され るメニューに よって,自由 に

や言語を選択できるわけである.筆者 等の設計に よる運用の形態を図

に示す.

この開発に当た り,バ ソコソ端末 とホス ト を結ぶための ソフ トウェアとしてはパ ブ リッ ク ドメインソフ トの

つである

を利用 した. これは米 コロンビア大学で大型 機接続用のパ ソコン端末用に開発 された もの

で,次のような特散をもっている.

1

や

等ほ とん どの

OS

に適応で きるように多種の版が用 意 されている.

2)

独 自のファイル転送用 プロ トコルを 持 ってお り,転送時の信桁性が高い.

3)

ソースが公開されてお り,ユーザ側 で システムに合わせて自由に変更でき る.

本 システムで は端末側 と して

図 3 運用の形態

Generic

とい う版 を若干変更 して使 い, また, ホス ト側では

Ⅲ 仕様 の もの をそのままコンパイル して使用 した.試用期間を終 えた現在, この体系 にほ とん ど問題は生

じていない.

一方, この転送用 ソフ トとして,木 システムに適合す るオ リジナルな ものを設 計 した. こ れは,基本的に使 い勝 手に屯 きをmいてデザ イソした もので, メーカに開発を依痕 した. こ れを受けて メーカ側 よ りb 一 連供 されたの

とよはれ るソフ トであ り,現在 これ‑の移 行を図 ってい る.

の班い勝 手は

^{T P, ･ T･ の.} 凱 t仕様に従 ってお り,非常に良い面 を も っているが,機能 としては従来の

小の

コマ ソ ドを発展 させた ものであ り, 基 本的な もの しか有 していない. この f : め ノアイル ･ r t J i 送I l ! jt こ,あ るJ 特殊環境下で若干のデ ー

タ落 ちが生 じてお り,イ 請析性 に欠け るため故抑 な, t i L がせていも.

以上 の よ うな運用形態で約 ､ p ‑ 年 の

武川せ終 えたが,L L J i J f J l P ; の反応はおお むね 良好であ る.

ことに電子 メールや教官 ･学生

川の I /Tイル松退呼 な放 し

をベースに した分散処理 は教育の効率を大 いに苅め る安関であ ること/ d I肘 . l TL. た.

4.

本 システムの性能 テス ト結果 本 システムの性能の一恥 上, い くつかの ･ }･ ス ト紙 L l 上か ら批' j

{･ きる.

表

ベンチマークテス ト 鮎A , n 放 牧 ネ パイプ

コ‑ノ

▲ レ 呼L E 対詠 l f .ふるい

′ レ

数r ‑ i : は経過時間 ( 珍) 表

我螺 各機柾 の

値 o 機朗

35

図

性能テス トをする学生たち

10 20 30 4

0 図

i

コマソド実行の応答時間

抄

● 一 一

0‑ ‑ ‑ ‑ ‑

T

‑

10 20 30 40

図

プログラムのコソ/ tイルおよび実行時間

UNIX

をベースとした分散型情報処理教育システム

表

に示 したものは,すでに公未されている

ベ ンチマークテス ト結果の一部であ る.表中

のデータは, 筆者等の要望によりメーカ側が実測 し,報告を受けた値であ り,他は雑誌記事( 3 )か ら抜粋である. また,表

には提案を受けた

機種の

倍 を 示 すこ

これ らのデータか ら,木椀種の処理速度に関す る優位性が うかがえるのは事実であるが,

システムの本来の性能比較 としては,実行時の応答に関する 1 )アルデ‑タが必 要 であ る. ところが,これ らのデータはメーカ側では実測できないため,本システムでの計測を試 みた.

テス トには本校の学生の協力を仰ぎ

端末同時使用の苛酷な環境を作 り,応答時間を実 測 した.時間計測並びにその統計処理はホス トコンピュータで行なったが,そのプログラム 設計には

下の各種機能が有効に作用 した.

図

は本システムで実測 した

のコマン ド実行の応答時間に関するデータで あ る.

横軸は同時処理をしている総人数,縦軸はそれぞれのレスポンスが完了した時間を示 してい る.また,同様に

程度の簡単なサソプルプログラムについて一斉にコンパイルお よ び実行した時の応答時間についても測定した.結果を図

に示す.

さらに

台一斉の

勉垣 (ログイン名の入力か らメニュー選択までの一連の処理) お よび

における

ファイルの

台同時転送についての時間も実測 した.いず れの場合 も約

分

秒の間に

端末すべての処理が完了 した.

これ ら応答時間に関する計測方法は標準化されてお らず,加えて蕃システムで実施 した よ うなケースの報告は他に見 られないことか ら,上記のデータでシステムの擾劣を判断す るこ . とはできない.しか し同時期に更新された他高専か らは,上記程度のサンプルプログラムの コソパイルお よび実行時間は,端末数

台前後で

分程度であることが報告 さ れ て お り( 4 )これ らと比較すると本システムの応答は格段に速いといえる.

一般には,上で述べた ような苛酷な条件下での使用は少ないため,通常の処理においては おおむね満足のい く状況ではあるが, きめ細かな教育のためには, より速い反応が必要であ

り, 日下該当事項について検討を重ねている.

5.効率的な利用をめざしたシステムへの拡張

教育の高効率化およびシステムのより有効な利用を図るためには,前述のシステムをさら に拡充する必要が生ずる.筆者等はこの第

段階 として,次のような施策を検討 してきた.

1 ) 分散型教育 システムのより一層の追求

教官研究用 システムへの拡張

3)

新 しい教育用言語の開発

4)

汎用的な利用を図るための各種ユーティリティの開発

これ らについては,システムの試用 と平行して検討 してきたわけであるが,現時点で次に 述べるようなシステムが開発できたので,以下に概説 したい.

5‑1.

ポケコンによる初期データの入力装置

前述のように

端末以上の

処理は従来に比べてはるかに効率的ではあるが,授業時

間内において プ ログラムの初期入力に時間が とられて しま ううらみがあ る.本校では従米叔 育用 にマー クカー ドを用 いてきたため, プ ログラムを カー ド媒 体にす るまでを ホーム ワーク

として課す ことがで きた. この利 点を本 システムに生かすために開発 した ものが本装匠であ る.す なわ ち,市 販の廉価 なボケコソを学生 に 1台ずつ所有 させ,それを入力媒 体 として利 用 させ るもので,その骨子については既 に報告 した内容 ( 5 ) を発展 させた ものであ る.

図

に プ ロ トタイプの概要を示す.J I L '

n y l L では端末,(ソコソのマ ウス端子を, ボケ コソか ら転送 され る情報 の入力端 子お よび イソターフェ‑スの7 E源供給端子 として利用 した. この 装 匠は各端末 に固定 され,各 学/ 巨は伏川 の抑止 ボケ コ･ /を この装 征のボケ コソコネ クタ部に 着脱す る方式 を とってい る. また ,( ･ ･ ) 蹄 内の ブリソ ト耐組に よる効果で,装荘 自体は極めて 小型 計丑化が図れた.本宅 削 7 1で ボケ

ソ[ ^ Jのf ) '

E 相を鵬火に取 り込 むための ソフ トウェアの概 要を図

に示す.

図

ポケコンによるデ‑ク入力装位の概観 図

データ変換のフp‑チャー ト

5‑2

研究室間ネ ッ トの構想

本 システムは端末直結方式 を とってい るため,原則的にはセ ソクー内でない と利用で きな い. これを各研究室か ら利用で きる よ うにす るために, 内線電話‑のモデム接続 を可能 に し た. これに よ り,わずかな予算 の枠で各研究室 のバ ソコソを本 システムの端末 として利用で きる よ うにな った.

さ らに,諸情報 の有効利用 を図 るため, 目下次の手順 に よる学 内ネ ッ トワー ク構築を考慮

UNIX

をベースとした分散型情報処理教育システム している.

1 ) マルチプレクサの利用による物理的端末ポー トの 増加

2)

マルチプレクサ コン トローラのインテ リジェソ ト 化によるレスポソスの向上

3)

各種パ ソコン

の互換性を実現さ せるための, ファイル コソバークの作成

これ らの開発には信州大学で研究 された

を発展 させ る方式が有力 と思われ,現在検討を加えているところ である.

5‑3

アセンブ リ教育用言語

シミュレータ 通産省では毎年情報処理技術者試験を実施 してお り,そ の中のアセソプ リ言語 としては,従来

と呼ばれ る ものがその対象であ った. これは初心者のアセソブ リ言語 教育にも向いていたため,本校でも以前か ら教育の対象 と していた. ところが昭和

年度か らの情報処理技術者試験 では新たに

とい う言語が採用 され ることに な り,

二 ≡ ≡

図

シミ&レークの概要

新 しいシ ミュレータの開発が必要 となった.

CASL

は佼想 コソピュー

の専用言語であるため,一般のコソピュークでは実 際に実行できず,教育を効率的に行な うには,手近にあるコンピュータでシ ミュt /‑ トす る 必要がある. このシ ミュレータ としては現在までに初歩的なもの として 2, 3発表 されてい るが,いずれ も汎用性に欠ける.そ こで

あるいは

を有す るコンピュータ であれば, どんな椀種で も実行可能であるようなものを開発 し,供せて本 システムに載せた｡

｢FINECASL (Fast,Independent

&

｣ と名付 け られたこのシ ミュレータは,次の特散を有す る.

1 ) アセンブルか ら実行までを 1つのコマソ ドで行な うため操作が容易であ る.

2)

フ リーフォーマ ッ トで入力できる.

3)

アセンブルや シ ミュレー トの結果がファイル として残 る.

4)

ェ ラ‑メッセージが豊富であ り,かつ適切である.

5)

トt /‑ス機能が充実 している.

6)

開発には

言語を用いたため,実行速度は非常に速い.

本 シ ミュレータの概要を図

に示す.なお,現在の ところ使い勝手の上での評価は極めて 良好 といえる.

6.

む す

UNIX

をベースとした分散型情報処理教育システムの構築の経過に加え,種々のテス トか ら,この方式での運用が効率 よく開始 された状況を述べた.また, このシステムの特色を さ らに生かすために開発 した装置や ソフ トウェアについても言及 した.

今後,残 された若干の課題を メーカ側 とともに克服 し, よりよい教育 システムへの展開を

図 っていきたい.

終わ りに,今回の システム更新に当た り格別に ご尽力いただいた本校の一志淑夫校長,内 山 日出男前事務部長をは じめ とす る関係事務官の皆 さん, さらに常に指導 と助言を賜 った山 之上寛二教務主事お よび情報処理研究委員会 のメンバ ーに心か ら感謝 申し上げる.なお,本 システムの開発 の一部は,昭和

年度機械工学科 の卒業研究 のテーマ として与 えたものであ り情報研究室 の 学 生 諸 君 ( 小 口浩志 ･上村隆 ･千原隆夫 ･梨千 田和彰 ･花石昌文 ･湯本弘 之)の功続 も大であ る. ここに感謝の意を表す る.

参 考 文 献

(1)

本岡茂菅他 :ファイル転送のための

方式について, 東京大学大型計算機センターニュー ス

l .1 7

(2)F.D..Cur

l

(3)D.F.

‑イナソト:

システム･ベンチマーク,日経ノ ミ イ ト(

(4)

高等専門学校情報処理教育研究協議会 :情報処理教育研究発表会論文集 第

号

( 5 ) 堀内征治,堀内奉輔 :情報処理教育システム

の開発 ( 第3 報 ポケットコンピュータ

を用いた情報処理教育用入出力システムの開発),長野工業高等専門学校紀要 第1

号