オペレー ティングシ ス テ ム 2016 class m emo

Operating System 2016
上記URLからpdf版閲覧可能
教科書⇒絶版になってしまった
当分は確認します！
上記URLからリンク
授業前に必ず印刷して持参する事
ハンドアウト
 学内⇒file:///home/course/osrtk/public_html/2016/index.html
 学外⇒http://web-ext.u-aizu.ac.jp/course/osrtk/
コースwebページ
コースマテリアル
オペレーティングシステム
2016
class memo
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大津山 公平
研究棟122C(１階中央北側)
[email protected]
Operating System 2016
 演習５０点
 中間試験２０点
 期末試験３０点
 小テスト１０の範囲内で加点
 評価は試験（中間・期末）と演習による
忌引き、インフルエンザ、医師の診断書が提出された
場合など
 以下のような正当な理由なく試験を欠席した場合は「
放棄」となる
出席を兼ねた小テストを実施する
 ２／３以上の出席は必須
 学則に従った講義／演習の受講要件で評価
授業の進め方
Operating System 2016
 毎週水曜４限（Ｍ１）、演習５～６限（ｓｔｄ５、６）
 テキスト モダンオペレーティングシステム
（原著第二版 タネンバウム）
 クラス
講義１コマ ＋演習２コマ
 担当
 居室
 Email
コース情報
4
2
Operating System 2016
 アプリケーションプログラム
 オペレーティングシステム＋アプリケーション
 ハードウェア
 システムプログラム
 コンピュータシステムは以下の物で構成される
カーネルモードあるい
はスーパーバイザ
モードで動作
ユーザモードで動作
Operating System 2016
イントロダクション
 属性、名前、アクセス等
 ファイルシステム（６章）
 メモリ管理、仮想記憶システム
 メモリ管理（４章）
 プロセスとスレッド
 プロセス間通信
 スケジューリングとデッドロック
 プロセスとスレッド（２章～３章）
 歴史
 ハードウェアとＯＳの概念
 システムコールとＯＳの構造
 ＯＳとは？（１章）
講義内容
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右EDSAC(1949)
Operating System 2016
配線の変更でプログラムを行う
左ENIAC(1946)の配線盤
第一世代(1945-55) 真空管と配線盤
1.2 ＯＳの歴史(1)
オペレーティングシステム 1
1.1～1.4 イントロダクション(1)
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Operating System 2016
一般的なジョブ構成 – 第二世代
バッチジョブ
の始まり
FORTRAN
言語の指示
FORTRAN
ソースコード
オブジェクトの読み込み
バッチジョブ
の終わり
一連のバッチ用カード
Operating System 2016
 カードを読んでテープへ（1401入力装置）
 テープから入力し計算（7094CPU）
 出力されたテープからプリンタへ出力（1401出力装置）
バッチシステム ：ジョブを一括処理して利用効率を高める
第二世代(1955-65) トランジスタとバッチシステム
ＯＳの歴史
11
9
メモリに複数のJobを
持ち, 順に実行する
10
Operating System 2016
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 メモリに３つのジョブを置き、同時実行
 CTSS(Compatible Time Sharing
System)に発展
 マルチプログラミングシステム
第三世代(1965-1980) ＩＣとマルチプログラミング
ＯＳの歴史
Operating System 2016
磁気テープとパンチカード
Operating System 2016
Operating System 2016
富士通 M780(1985)
国産コンピュータ(2) ＩＢＭ互換
・小型から大型まで統一したアーキテク
チャを使用し、ソフトウェアの互換性保障
・小規模IC採用
・汎用オペレーティングシステム
・汎用ソフトウェア体系
ファミリー思想
15
13
System360命名の意味
↓
“全方位”
↓
科学計算、事務計算など
どんな用途にも
ＩＢＭ system 360 シリーズ
システム制御卓
システム制御卓
PCベストセラーNEC9800(8ビット長）
N88BASIC
高速行プリンタ
磁気ディスク
パック装置
超大型 HITAC8800(32/128ビット長）
高速紙
テープリーダ
高速紙
テープリーダ
高速紙
テープリーダ
大規模ミニコン OKITAC4300(16ビット長）
OSなし，アセンブラ＆ローダのみ
低速紙テープリーダ／パンチ
付きキーボード／プリンタ
Operating System 2016
コンピュータ本体
小型ミニコン HITAC10(16ビット長）
OSなし，アセンブラ＆ローダのみ
高速紙
テープリーダ
高速紙
テープリーダ
高速紙
テープリーダ
大規模ミニコン OKITAC4300(16ビット長）
OSなし，アセンブラ＆ローダのみ
低速紙テープリーダ／パンチ
付きキーボード／プリンタ
Operating System 2016
コンピュータ本体
小型ミニコン HITAC10(16ビット長）
OSなし，アセンブラ＆ローダのみ
国産コンピュータ(1)
PCベストセラーNEC9800(16ビット長）
N88BASIC
高速行プリンタ
磁気ディスク
パック装置
超大型 HITAC8800(32ビット長）
国産コンピュータ(1) 独自路線
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14
Operating System 2016
Apple Macintosh SE/30(32ビット長） 1989
Operating System 2016
CPUの性能改善
(a) ３ステージパイプライン
(b) スーパースカラCPU
 CPUはコンピュータの｢頭脳｣である。CPUは命令をメモリから
持って来て(フェッチ、fetch)、実行する。
 CPUの基本的動作は、
 最初の命令をメモリからフェッチし、その種類とオペランド
を調べ(デコード)、実行する。
 それから後続命令のフェッチ、デコード、実行を繰り返す。
 このような処理でプログラムは実行される。
プロセッサ(CPU)
NEC PC9801(16ビット長）
第四世代(1980-現在) パソコン
ＯＳの歴史
19
17
50～70ns
5～50μs
5～20ms
主記憶
(DRAM)
フラッシュ
半導体メモリ
磁気ディスク
～数TiB
～1TiB
～数GiB
数KiB(L1)～
数MiB(L3)
容量
Bus
18
0.05～0.1
0.75～1
10～20
500～1000
単価($/1GiB)
注）KiB=210 Byte、MiB=220 Byte、GiB=230 Byte、TiB=240 Byte
0.5～2.5ns
速さ
(アクセス時間)
CPU
キャッ
シュ
(SRAM)
メモリ階層
Operating System 2016
単純なＰＣの構成
1.4 ハードウェア
１
２
３
４
Operating System 2016
(a) I/O 機器の動作と割り込み
(b) CPUへの割り込み方法
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１ Ｉ／Ｏ割り込み
２ 割り込みハンドラに制御がうつる
Ｉ／Ｏ処理を行う
３ 割り込み時実行していた命令の
次の命令を実行する
入出力デバイス
Operating System 2016
1つのベース・リミットの対を使用する方法。プログラムは,ベースとリミットの問にあるメモリにアクセスできる。
複数のベース・リミットの対を使用する方法。プログラムのコードはベース1とリミット1の問にある。一方、データ
はベース2とリミット2の間にある。
プログラム内のアドレス（仮想アドレス）を本当のメモリアドレス（物理アドレス）に変換する
データ読み取り命令を発行
読み取り完了を通知
割り込みでCPUを中断
割り込みハンドラがデータを受領



マルチプログラミング時のメモリ
Operating System 2016
大規模Pentiumシステムの構造
バス構造
複数枚のプラッタ
1983 IBM
16bitバス幅
16.67MB/s
ISAの後継
64bitバス幅
528MB/s
 磁気ハードディスクは磁性体を磁化して情報を蓄積する。
 磁性体は円盤状の板（プラッタ）に塗布されており、可動アームの先にある磁
気ヘッドにより読み書きされる。
 磁気ヘッドはプラッタ表面からわずかに浮いている。（何かの原因でヘッドが
プラッタに接触し磁性体にダメージを与える事を「（ヘッド）クラッシュ」と呼ぶ）
 現在はプラッタは3.5インチ(8.75cm)
又は2.5インチの大きさである。
アーム
 大きな容量を得るために、数枚の
プラッタが同軸上に回転し、表裏
全ての面にアームと磁気ヘッドが
ある。
 全てのアームは各プラッタに対して
独立には動かず、同じ動作をする。
磁気ヘッド
磁気ディスクの 構造
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