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～課題１～

オペレーティングシステム

（Operating System : OS）

情報学群実験第３Ｃ

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OS (Operating System)

• Operating System とは

– Operating System ＝ 基本ソフトウェア ハードウェア⇔ ＯＳ ⇔アプリケーションソフト

⇔ユーザ

（例）

１） キーボードからキーが押されたという信号が来るのを待つ

２） キーボードから押されたキーのキーコードを得る

３） キーコードと文字コードの対応表から文字コードを得る

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OS (Operating System)

• ＯＳの目的

– ハードウェアの抽象化

– ハードウェアの効率的な運用

– 使いやすい環境の提供

• ＯＳのはたらき

– 共通機能の提供 • キーボードからの文字読取・画面への文字表示

• データの入出力

– 資源の管理 • ＣＰＵ、主記憶装置、ディスプレイ、プリンタ、

• 割り込み要求番号、プロセス識別子…

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OS (Operating System)

OSのインストール

多くのコンピュータはＯＳ導入済み

(Preinstalled プレインストール)

↓

簡単なセットアップのみでそのまま使える

||

汎用的な設定

↓

サーバ等、特定の用途への利用には向かない

コンピュータの種類

• 大型コンピュータ

– スーパーコンピュータ（科学技術研究）

– メインフレーム（大規模業務）

• 通常のコンピュータ

– パーソナルコンピュータ

– ワークステーション

• 小型コンピュータ

– 組み込み機器 (携帯電話，ゲーム機器，etc.)

主要なOS

• 大型・小型 ⇒ ハードウェアに特化したOS

– zOS, TRON, SymbianOS, PalmOS, iPhone OS,...

• 通常のコンピュータ

– Microsoft Windows 系

– Apple Macintosh MacOS 系

– UNIX 系

OSとしての基本機能

⇒ 大きな差はない

マルチユーザ，プリエンプティブマルチタスク

差異：ユーザインタフェース (GUI)，対応ハードウェア，アプリケーション

Microsoft Windows

• 1982年の MS-DOS から発展

– MS-DOS: Microsoft Disk Operating System

• シングルユーザ・シングルタスク・CUI

– Windows

• MS-DOS の GUI プログラム (1985)

• Windows 3.1, Windows95, Windows98, WindowsME

• Windows NT (1994)

– マルチユーザ・マルチタスク・サーバ対応

– Windows2000, WindowsXP, Windows7

• Windows Server

元はIBM-PC用

OS

Microsoft Windows

• 特長

– パーソナルコンピュータ用OSとして長い歴史

• 対応ソフトウェア，ハードウェアの多さ

– 普及率

• Net Applications 調査 (2010)

– Windows 92%, Mac 5%

– オフィス・ビジネス用途 – International Business Machines

– デファクトスタンダード – Office 製品など

世界的に標準的

MacOS

• Apple Macintosh 専用 OS (1984~)

– 高度なGUI

• グラフィック機能

• デザイン・印刷・アート分野の標準

– System 1~ Mac OS 9

• シングルユーザ・シングルタスク

– Mac OS X

• UNIXベース(FreeBSD, NetBSD, Mach)

• マルチユーザ・マルチタスク・サーバ

芸術（写真・美術・音楽）．印刷，サイエンス分野

一部分野に特化したアプリケーションが多い

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UNIX

• 起源

– ミニコン（オフコン，ワークステーション）用 OS

• 特長

– マルチタスク・マルチユーザ等 OS の基本機能

– オープンアーキテクチャ

• 仕様の標準化：IEEE POSIX, Single UNIX Specification

• フリーの UNIX 系（UNIX-like） OS

– Linux, FreeBSD, etc.

– Character User Interface (CUI)

• Command Line Interface (CLI)

• GUI ： OSの機能としては無い

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ＵＮＩＸの特徴

• マルチタスク

– 同時に複数の仕事（タスク）をこなす

– タイムシェアリング

– あるプロセスが他のものに与える影響を最小限に

⇒ 安定したＯＳ

• マルチユーザ

– 同時に複数のユーザからの要求に応える

– ネットワークを介して利用

– ログイン

• 階層型ファイルシステム

– 階層的なディレクトリ構造＝木構造

• ソースコードの配布

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UNIX ファイルシステム

• UNIX のファイルシステム

ファイル － 階層的ディレクトリ構造

– ファイル • データを保存する単位 （データ ⇒ バイナリ列）

– ディレクトリ • ファイルや他のディレクトリを保持する場所

– 階層的ディレクトリ構造 • ／（ｒｏｏｔ） → 木構造

• １つのディレクトリ ・ ツリー

• マウント

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ＵＮＩＸ ファイルシステム root (/)

bin etc usr var

lib bin home

cdrom

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ＵＮＩＸの歴史

• ＵＮＩＸの起源 – １９６９ ＡＴ＆Ｔベル研究所，Ｋｅｎ Ｔｈｏｍｐｓｏｎ

– ＤＥＣ ＰＤＰ－７

– 低価格で扱いやすいプログラミング環境のため

• ＵＮＩＸの由来 – ＭＵＬＴＩＣＳ ： 開発がつまづいた非常に複雑なＯＳ

(MULtiplexed Information and Computing System)

⇔ ＵＮＩＣＳ (UNiplexed Information and Computing System)

ベル研究所で開発 ⇒ 米国の大学のコンピュータ

（カリフォルニア大学バークレイ校 (UCB) ⇒ BSD)

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ＵＮＩＸ系の流れ

UNICS System III, IV

BSD

System V 商用UNIX

IBM AIX

HP-UX

Sun Solaris...

BSD 4.4 FreeBSD

NetBSD

OpenBSD

Mac OS X Minix

Linux

過去 UNIX を名乗る

ことを許されたOS

現在 UNIX を名乗る

ことを許されているOS

Windows NT

(+ Services for UNIX) IEEE POSIX 規格 OS

SVR 4.2

(System V

Release 4

現在のUNIX

• UNIX ⇒ 登録商標 (TradeMark)

– The Open Group

– Single Unix Specification

• UNIX 03

– IBM AIX 5, 6, HP-UX 11, Sun Solaris 10, Mac OS X 10.5, 10.6

• UNIX 系

– Linux, FreeBSD ⇒ デファクトスタンダード

– Windows NT ⇒ POSIX

– AT & T UNICS 由来 OS ⇒ オリジナル

FreeBSD

• BSD

– UCB が開発 ⇒ TCP/IP の実装

– ソケット通信機能

– インターネットの基礎

• ネットワーク機能の安定性，先進性

• ライセンスの問題，訴訟，etc.

• 古くからのインターネットサーバ • www.yahoo.co.jp, www.2ch.net, etc.

FreeBSD の特長

• 周辺プログラムも含めて OS として

RELEASE を管理

• 本来の OS以外の部分は，アプリケーションとして分離

• サーバ用途に向く

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Linux

• Finland の Linux Torvard が開発

– ヘルシンキ大学の大学院生の時

• スクラッチからの開発

– ライセンス（著作権，特許）がクリーン

• PC-UNIX

– Sys V と BSD の拡張機能

– GNI一般公有使用許諾書にしたがって配布 （General Public License: GPL)

Linux(カーネル) ＋ X Window System (GUI) x.org

＋ フリーソフトウェア

多くの個人，企業が開発に参加

組み込みからスパコンまで

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参考文献

• 山口 和紀 著,「ASCII UNIX Super Text」(アスキー 2003)

• Frisch著，谷川監訳「UNIXシステム管理改訂版」（オライリージャパン 1998）

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今回の内容

• ＯＳ のインストール

– FreeBSD （1U ラックサーバ）

– Linux （Dellパーソナルコンピュータ）

– Windows 7 （パーソナルコンピュータ）

– Windows 7 （ラップトップ）

– Mac OS X

• OS の初期設定

• ユーザアカウントの作成

serverX linuxX winX macX

Hub

グループX .X1~.X9

.X2

192.168.0.0/24

メインサーバ 192.168.0.1

A360 ネットワーク図

noteX

.X3 .X4 .X5 .X6

インターネット

インターネット

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レポートについて

• キーワード – パーティション

– ファイルシステム

– イーサネット

– TCP/IP

• レポート提出期限 – 4月18日 （水） 18:00

（情報学群レポート提出箱(A棟4階秘書室前）

Operating System

Device Driver

Hardware

Device Driver

Hardware

Device Driver

Hardware

Application Program Application Program

CPU

Memory file system

共通機能の提供 (common inteface)

ファイル・ディレクトリの入出力

画面への出力

キーボードやマウスの入力

CPU・メモリ・デバイス使用の調停 (arbitration)

ハードウェアの差異の吸収

CPU

L3 Cache

L2 Cache

Bus

Chipset Bus Memory

(DRAM) PCI-express

Bus

Graphic

Ethernet

Universal

Serial

Bus

Keyboard

Mouse

Sound

ATA

Hard Disk Drive

(Solid State Disk)