#10 システムソフトウェアの役割・機種依存性 Yutaka Yasuda

全文

(1)情報科学入門. #10 システムソフトウェアの役割・機種依存性. Yutaka Yasuda.

(2) ソフトウェアとは何か？ • コンピュータの構成要素の一つもう一つはハードウェアハードウェアをドライブするものプログラムの集合体ハードウェア以外のすべてと考えても良い • プログラムプログラム＝代表的なソフトウェアノイマン型 (1950) の登場.

(3) ノイマン型コンピュータの構成制御情報の流れ. 中央処理装置 (CPU). 制御装置. 入力装置. データの流れ. 演算装置. 記憶装置. 出力装置.

(4) ソフトウェアの種類 • アプリケーションソフトウェア Word / Excel Firefox / Internet Explorer / メイルユーティリティ Game 目的別に揃えるもの. • システムソフトウェア (OS) Windows / MacOS / Android / iOS / Linux ... なんだか必要らしいもの. • 両者の違いは何か？なぜ二種類必要なのか？.

(5) コンピュータ CPU. 回路基板. Application Software メモリーワープロソフト. ディスプレイ制御回路. ディスプレイ. ハードディスク制御回路. ハードディスク. Web ブラウザ. USB機器制御回路. USBメモリ. プリンタ制御回路. プリンタ.

(6) アプリケーションソフトウェアの内部は各種機能の集まり。必要な場面で各機能が呼び出されて実行される。. コンピュータ CPU. 回路基板. メモリーワープロソフト. Web ブラウザ. 文書データを読む処理文書データを書く処理文字を入力する処理体裁を変更する処理印刷する処理. ディスプレイ制御回路. ディスプレイ. etc.... ハードディスク制御回路. ハードディスク. USB機器制御回路. USBメモリ. プリンタ制御回路. プリンタ.

(7) コンピュータ CPU. 回路基板メモリーワープロソフト. Web ブラウザ. 文書データを読む処理. データを読め. はいデータ. データ読みだし処理はハードディスク制御回路に対して命令を出さなければならない。つまりアプリケーションプログラムはその制御処理を含まなければならない。. ハードディスク制御処理. ディスプレイ制御回路. ディスプレイ. ハードディスク制御回路. ハードディスク. USB機器制御回路. USBメモリ. プリンタ制御回路. プリンタ.

(8) コンピュータ CPU. 回路基板メモリーワープロソフト文書データを読む処理. データを読め. はいデータ. このハードディスク制御処理を独立したプログラムにしてアプリケーションがこれを利用する格好にすると、、、. ハードディスク制御プログラム. ディスプレイ制御回路. ディスプレイ. ハードディスク制御回路. ハードディスク. USB機器制御回路. USBメモリ. プリンタ制御回路. プリンタ.

(9) コンピュータ CPU. 回路基板メモリーワープロソフト文書データを読む処理. 表計算ソフト文書データを読む処理. 良く出来た優れたプログラムを共用することで、1) 性能・機能的に優れたアプリケーションが 2) 容易に開発できる。また 3) メモリの重複使用がなくなり節約にもなる。. ハードディスク制御プログラム. ディスプレイ制御回路. ディスプレイ. ハードディスク制御回路. ハードディスク. USB機器制御回路. USBメモリ. プリンタ制御回路. プリンタ.

(10) コンピュータ CPU. 回路基板メモリーワープロソフト. 表計算ソフト. アプリケーションはよく使われる各種プログラムを呼び出して動作している。各種制御プログラム. ハードディスク制御プログラム. ディスプレイ制御回路. ハードディスク制御回路. ディスプレイ. ハードディスク. 各種制御プログラム. USB機器制御回路. USBメモリ. プリンタ制御回路. プリンタ.

(11) コンピュータ CPU. 回路基板メモリーワープロソフト. 各種制御プログラム. ハードディスク制御プログラム. ディスプレイ制御回路. ハードディスク制御回路. ディスプレイ. ハードディスク. 表計算ソフト. 各種制御プログラム. USB機器制御回路. USBメモリ. アプリケーションソフトウェア. システムソフトウェア. プリンタ制御回路. プリンタ.

(12) 階層的なシステム構造 • システムソフトウェアは共通に使われるプログラムの集まり. Application Software. • それらプログラム群をアプリケーションが呼び出して使うアプリケーション開発工数の削減. System Software. Hardware. 優れたプログラムの再利用による性能向上 • ハードウェアの差異を吸収異なるハードウェア上で同じアプリケーションが動作する.

(13) 便利なプログラム集の提供 • 便利なプログラムをまとめて利用者に提供する出来の良い、あるいはよく使うプログラム. これらを統合してシステムソフトウェアと呼ぶように. • 提供形態はさまざま. • プログラマの負担を軽減するためのプログラム部品システムコール、API などと呼ばれる体裁のもの. ライブラリ、デバイスドライバなどと呼ばれる形態も. • オペレータの負担を軽減するための運用補助ツール OS : Operating System と呼ばれることに.

(14) 君たちのファイルコピー（操作）はこうして実行されている. コンピュータ CPU. 回路基板. メモリーファイルコピー. ワープロソフト. （の操作）. データを書け. ディスプレイ制御回路. ディスプレイ. はいデータ. ハードディスク制御プログラム. USB機器制御プログラム. ハードディスク制御回路. USB機器制御回路. ハードディスク. USBメモリ. データを読め. プリンタ制御回路. プリンタ.

(15) コンピュータ CPU. Operating System (OS) (Windows, etc.) 回路基板. Application Software (Word, Excel, etc...) メモリー. システムそのものの操作いろいろ･･･. ワープロソフト. コピー操作. システム更新. 削除操作残容量確認. 各種制御プログラム. ハードディスク制御プログラム. USB機器制御プログラム. ディスプレイ制御回路. ハードディスク制御回路. USB機器制御回路. ディスプレイ. ハードディスク. USBメモリ. プリンタ追加アプリ起動. 各種制御プログラム. プリンタ制御回路. プリンタ.

(16) システムソフトウェア（基本ソフト） • システムを効率よく動作させるためのプログラム集アプリケーションから呼び出されて実行システムの管理操作（ファイルコピーなど）を助けるプログラム開発が容易に（全部書かなくて良くなった） • OS (Operating System) とも呼ぶ狭義のOSはシステム操作用プログラムを指す（曖昧）.

(17) アプリケーションソフトウェア（応用ソフト） • それ以外のソフトウェアは？. アプリケーションソフトウェアと呼ぶ. アプリケーション・プログラムとも • 目的で区分本来の目的のためのプログラム. つまり「はじめにアプリケーションあり」. • システムソフトウェアとアプリケーションソフトウェアの分離目的・役割分担に注目中間的存在、例外的存在は常に多く存在する（middleware, firmware, ドライバ etc.）.

(18) 注意：境界はどこか • 明確な区分はない時代と共にシステムソフトウェアは複雑に技術的な区分だけではうまく境界線が引けない • Windows や MacOS はどこまでを呼ぶ？感覚的にはこれらはシステムソフトウェア技術的にはアプリケーションも含んでいるそれらもまとめてパッケージとして売られている • どちらの境界線を取るか？ざっくりとコンピュータを使うためのソフト=システムソフトウェアと考える程度で良い技術的な区分についてはここでは厳密に追求しない.

(19) 依存性（互換性） • 質問：機種依存性、互換性とは何か？ Windows, Word, MacOSX といったシステムソフトウェアやアプリケーションソフトウェア、またハードウェアとの関係は？ • デジタルシステムにおける互換性とは何かフォーマット（書式）によるものシステムソフトウェアとアプリケーションソフトウェアの関係（呼び出し形式）によるもの.

(20) アナログシステムとデジタルシステム Hardware. Hardware Software. data. data. media. media. 典型的なアナログシステム. 典型的なデジタルシステム. （レコードプレーヤーなど）. （コンピュータなど）.

(21) デジタルシステムの柔軟性 Hardware. Hardware. Hardware. 音楽再生ソフト. 音楽再生ソフト. 動画再生ソフト. MP3 music. CD audio. MPEG2 video. SD card. CD. DVD. MP3音楽プレイヤー. CD プレイヤー. DVD プレイヤー.

(22) PC : 汎用デジタル処理システム Hardware OS (system software) 音楽再生ソフト. 音楽再生ソフト. 動画再生ソフト. MP3 music. CD audio. MPEG2 video. SD card. CD. DVD. MP3音楽プレイヤー. CD プレイヤー. DVD プレイヤー.

(23) いつも使っている Windows パソコン PC. Microsoft Windows Windows Media Player. MP3 music. MPEG2 video. USB メモリ. DVD. MP3音楽プレイヤー. DVD プレイヤー. MS Word. MS Excel. Adobe Reader. Word文書. Excelデータ. PDF文書. ハードディスク. ワードプロセッサ. 表計算処理. PDF リーダー.

(24) 依存性（互換性） Macintosh. PC. MacOSX. Microsoft Windows. MS Excel. Windows Media Player. iTunes. Excelデータ. MP3 music. ハードディスク. USB メモリ. 表計算処理. MP3音楽プレイヤー. MS Excel. Adobe Reader. Excelデータ. PDF文書. ハードディスク. 表計算処理. PDF リーダー.

(25) まとめ • システムソフトウェアとアプリケーションソフトウェア役割分担に注目. • システムソフトウェアの層を加えることで開発工数の削減. 幾らか差異のあるハードウェア上でもアプリケーションがそのまま動作する（可能性がある）. • 両者の関係性（呼び出し）から生じる互換性（依存性）. アプリケーションは対象とするシステムソフト上でしか動作しない.

(26) 細かく見ると（重要でない）. Application Software. Application Software. .... GUI, middleware, etc... System Software (OS). OS (Operating System) device driver. Hardware. Hardware.

(27)