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オペレーティングシステム 2014

http://www0.info.kanagawa-u.ac.jp/~kaiya/os/. オペレーティングシステム 2014. 2014/4/17 木曜 2 限 2 年前期 海谷 治彦 永松 礼夫. アンケート : 一般. 結局， OS とは何かがいまいちわからなかった． 難しい用語が多い． アンケートはメモ帳で作ったテキストでよいですよ． むしろ， MSword や PDF より歓迎します． 授業の話が長いので眠い． 演習，実習等を織り交ぜます．. アンケート : CPU 一般. 何故，コンピュータは本質的に同時処理ができないかがわからなかった．

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オペレーティングシステム 2014

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Presentation Transcript

  1. http://www0.info.kanagawa-u.ac.jp/~kaiya/os/ オペレーティングシステム 2014 2014/4/17 木曜 2限 2年前期 海谷 治彦 永松 礼夫

  2. アンケート: 一般 • 結局，OSとは何かがいまいちわからなかった． • 難しい用語が多い． • アンケートはメモ帳で作ったテキストでよいですよ． • むしろ，MSwordやPDFより歓迎します． • 授業の話が長いので眠い． • 演習，実習等を織り交ぜます．

  3. アンケート: CPU一般 • 何故，コンピュータは本質的に同時処理ができないかがわからなかった． • ⇒ そういう風にコンピュータ(ノイマン型コンピュータ)は作られているから． • 参考までに，Multi-core (i5, i7等)の場合，ある一瞬に実行できる処理はコアの個数分となりますが，それでも，普通のPCなら2～8くらいでしょう． • その他，なるだけ同時処理できるような工夫は行われています，DMA等． • コンピュータの今昔の性能の違いがイメージできなかった．

  4. アンケート: TSS • TSSによって処理が途切れていることを何故人間は気付かないのか？ • TSSによる処理の切り替え自体が大変な作業ではないか？ • TSSの規模的な限界について，どれくらい大勢で使っても平気なのか？ • バッチ処理とTSSの役割の違いがわからなかった．

  5. アンケート: バッチ処理 • バッチ処理の仕組みはわかったが，何故，バッチ処理が短時間で大量処理をするのに必要だったかがいまいち理解できなかった． • バッチ処理がセンター試験やメガバンクの処理と，どう関わっているのかがわからなかった．

  6. アンケート: 仲介 • OSがハードを仲介しなければならない理由がわからなかった． • アプリケーション開発後に新しいカメラ，ディスク(SSD)，ディスプレイ等の装置が開発されたとして，全アプリを新装置に対応させようとしたら開発者が死にます． • OSは装置の種類を予め分類してあり，新装置の出現影響を，できるだけアプリに及ぼさないようにしています． • 教科書 図1.3における「抽象化レベルの高いインタフェース」とは？ • 例えば，ハードディスクもSSDも同じ種類の記憶装置として，一般化することと考えてください．

  7. アンケート: デバイス • デバイスを実際に操作するための電気的な仕組みに関心がある． • ちょっとこの授業では手に余ります． • 「インターフェイス CQ出版 」で検索して，本を読んでみてください． • OSでハードウェアを管理するプログラムが，どの程度大変なのかがわからなかった．

  8. アンケート: オンライン処理 • 何故オンライン処理が廃れたか？ • ⇒ そりゃ専用端末を使うのがコスト高だから．PCなら汎用でしょ？ • オンライン処理とシンクライアントの違い．

  9. アンケート: 効率 • Webサービスや大規模ストレージの効率を支える技術がわからない． • OSと省電力の関係，スマホの電池の持ちとか． • クラウドによって提供されるサービスは具体的にはどのようなものがあるか？また，何故，処理速度を上げられるのか？通信速度による制限は無いのか？

  10. アンケート: 他 • VMwareとVirtualBoxの違いは何？ • シナリオの図(シーケンス図と呼びます)における横矢印は関数呼び出しなのか？ • Winのタスクマネージャーがアプリを管理してるのか？ • OSによって動くソフト，そうでないソフトがある理由 • 大抵は技術的な問題ではなく，企業戦略的な理由がほとんど． • PCやスマホ以外，どういったものにOSが入っているか知りたい．

  11. 目次 OSのユーザーインタフェース • 2.1 OSの利用者 • 2.2 GUI • 2.3 コマンド言語

  12. 2.1 OSの利用者 • まず，大前提としてOSは利用者を区別し，扱いを変化させている． • 利用者区別 • 認証(Identification and Authentication)を行い，利用しようとしている者(物)が誰なのかをOSが判断する． • 例えばユーザーが入力したユーザー名とパスワードが登録されているものに合致するかでこの判断を行う． • 扱いの変化 • ユーザー毎に，コンピュータで行うことができることを変える(Authorization) ． • 例えば，見られるファイルの種類(機密情報など)，実行できるプログラムの種類(OS自体の停止命令など)．

  13. コンピュータが利用できるまで 2 ホントに○○なん？ (Authentication) 1 私は○○です． (Identification) 3 ○○に許可された 操作を受け付けます． (Authorization)

  14. 利用者分類 • 一般利用者 • なんらかの業務や生活のためにコンピュータを使う者． • 特別な訓練は受けていない場合が多い． • システム管理者 • コンピュータ自体の運用管理を行う者． • コンピュータの起動，停止を含めた重大な影響がある処理を行う． • オペレータ • 一般利用者が直接にコンピュータを使うことができなかった時代にいた．処理を(紙で)受け付けたり，結果を(紙で)返したりする事務員的な役割．

  15. 使いやすさとは？ • 教科書「誰にでもわかりやすく，使いやすく」・・・ • 一般的に後述のGUIが使いやすいとされている． • しかし，業務内容や状況，熟練，文化等によって，使いやすさは変わるので，結局，個々に検討する他無い． • 多く(100件以上等)の利用者をコンピュータに登録するような「反復」業務はGUIでは面倒な場合が多い．

  16. GUI • Graphical User Interface • 画面上の区画を指示する装置を用いてコンピュータに命令を送る仕組み． • 区画: Window Icon • 指示装置: マウス タッチパネル • 命令: プログラムの起動と操作 • ファイルを見る，音楽を聴く，メールを送る，地図をなぞる等．

  17. GUIは何故使いやすい？ • 人間の直観に合っている場合が多い • 音楽っぽいIconを押すと音楽が流れる． • テキストファイルを押すとテキストが見られる． • 地図の左にいけば，左に隠れていた地図のほうにシフトする． • 等．

  18. GUIの典型的な部品 • Icon コマンドやファイルをアクセスするための入り口．ソレっぽい画になってる． • 単純に押すと，それぞれに最も典型的な動作をする． • Window: 結果が二次元的なもの(テキストや画像等)の場合，その結果を表示する領域一般． • 領域が画面に対して大きい場合，スクロールバーをつけ，一部のみ表示． • メニュー，ボタン: 典型的でない動作を行わせる場合，それを選択するための表示． • ダイアログ: 動作を行うために追加情報が必要な場合，それを習得するための領域． • Yes/NoダイアログはMacとWinで逆 orz • ウィザード: 追加情報を連続的に与える場合，複数のダイアログが連続的に利用される．

  19. 画像ファイルはデフォルトでは「プレビュー」の処理をするが，画像ファイルはデフォルトでは「プレビュー」の処理をするが， その他の処理がしたい場合はメニューから選択．

  20. GUI とデスクトップ • デスクトップ: • コンピュータの基本的な操作画面． • デスクトップによって，何がどこにあるか決まっている． • 全体メニューが左下にある等． • フォント，色，基本的な配置等の規定もある． • 代表的なデスクトップ • Windows のAero, Luna • Mac OSのAqua • X window をベースにした GNOME, KDE

  21. 学科計算機システムの環境 • CentOS上のX window systemをtwmと呼ばれる非常に古いウインドウ管理システムで管理している． • 画面全体における統一的な配置基準やレイアウト基準は無い • デスクトップとはいえない． • 自己流にカスタマイズできるので，玄人には評判がよかった．

  22. 2.3 コマンド言語 • CUI (Character User Interface) を通して利用者がOSに命令を行うための言語． • GUIで押したり引っ張ったりするのも広義では命令を言語化したものであるが，コマンド言語とは呼ばない． • 歴史的経緯を除けば，ある作業を行うのに，GUI, CUIどちらが向いているかは，作業内容次第． • 一般にCUIのほうが専門家向きといわれる． • あまり直観的でないため．

  23. コマンド言語の構成 • 大体，「動詞 目的語1 目的語2 ・・・」という構成である． • man gcc • gccのマニュアルを表示 • wc x.txt • x.txt のword を count する． • UNIX系の場合，動詞を表す語句(コマンド)が意味不明なものが多い． • ls ファイルの一覧を表示 list segments の略らしい． • cat ファイルの中身を連接(concatenate)する． • pwd 現在の作業(working)フォルダ(directory)を表示(print)

  24. パイプ&フィルタ モデル • UNIX/Linux等のコマンド言語は，複数のコマンドを接続して，より複雑な処理を「その場で」(on the fly)構成することができる． • このような処理構成法をパイプ&フィルタ モデルと呼ぶ． • 処理対象のデータが行で区分けされたテキストでないと，うまく機能しない場合が多い． • パイプは | で表現する場合が多い． • 個々のコマンドがフィルタの役目をする． • 話は簡単で， • 1個前のコマンドの出力を次のコマンドの出力とする． • だけ． • GUIでは，このような，臨機応変な対応が容易ではない．

  25. リダイレクション • UNIX系のコマンド言語では，ファイルの中身を，あたかもキーボード(標準入力)から入力したかのように処理することができる． • 逆に，処理結果を画面(標準出力)ではなく，ファイルに直接に保存することができる． • このような機構を redirection と呼ぶ． • 入力の切り替えは < 出力の切り替えは > のシンボルを通常使う． • 見た目がソレっぽいため．

  26. 例 拡張子が .txt のファイルだけ列挙しました． 拡張子をとりました． 行番号をつけてみました 結果を xx.txt に保存しました．

  27. 概念説明 ls *.txt | sed -n s/.txt//p | cat -n > xx.txt ls *.txt | | sed –n s/.txt//p cat -n ファイルのリストを出力 行番号をつける < xx.txt 末尾の .txt をとる．

  28. 正規表現 • CUIコマンドの多くでは，正規表現の利用が可能である． • 正確にはより表現力が弱い「ワイルドカード」を利用可能． • 正規表現: 文字列の集合を一つの文字列で表現すること． • 例 • *.txt 「.txtで終わる文字列全て」 *.txt$ が正規表現 • [a-f]* aからfで始まる文字列全て ^[a-f]* が正規表現 • 正規表現だけで本が書けちゃうくらいなので，詳細は，おそらくオートマトン系の授業で．

  29. 例

  30. shell • コマンド言語を解釈するプログラムのことを shell もしくは command interpreter と呼ぶ． • 多くのshellはコマンドを組み合わせて，より複雑な処理を行うための，制御構造を持っている． • コマンドの逐次実行 • If then の条件分岐 • ループ • サブルーチン • 結果として，コマンドの組み合わせをプログラムの一種として実行することができる． • Shell script • Batch file と呼ばれるもの．

  31. 例 行数が100より大きいテキストファイルの， 行数，語数，文字数を列挙する． という処理． ちなみに， 全テキストファイルの 行，語，文字数 条件分岐(if fi)と，ループ(for in do done)を使っており， プチ・プログラムな感じ． プログラムが好きな人には扱いやすい．

  32. GUIにおける組み合わせモデル • 複数のGUIを組み合わせて，より複雑な処理を(場合によってはその場その場で)実現しようとする技術は存在する(した). • OLEやActiveX等のコンポーネント合成技術 • しかし，CUIのshellに比べ，微妙に普及度合いや標準化が進んでいないように感じる． • 本質的に二次元的な言語を定義するのが容易でないためと思われる．

  33. GUI vs CUI • 適材適所である． • GUI • 本質的に二次元的なデータを扱うのには適している． • 画像，地図等 • 人間の日常生活を模しているのであれば，初心者にも使いやすい． • 本棚を模しているファイルの構造表示． • ガールフレンドを模している対話型画像 orz • ある処理の複数の側面を同時に見たい場合． • 後述のデバッガの例． • CUI • 正規表現，条件分岐，繰り返し等にマッチする処理には有利． • 処理の再利用も行いやすい．コマンド列を保存して再利用する等．

  34. 単純な数値計算 (12+4+5)/3

  35. 画像の部分抽出 CUIだと座標データを与える必要がある orz GUIだと直接， 領域を指定すればよい．

  36. 特定ファイルだけ削除 CUIだとコマンド一発 GUIだと精々ファイル種類順にソートするくらい

  37. デバッガの例 • プログラムを作成する際，誤りの発見に役立つツールを Debugger と呼ぶ． • プログラムの実行を途中で止めて，変数の値を見る等ができる． • プログラム，実行結果，変数の変遷を同時に見たいところだが，CUIだとなかなか，そうもいかない． • CUIだと延々とコマンドを打つことになる，結構，鬱になる．

  38. GUIの例 実行 結果 一時 停止個所 プログラムと実行個所がわかる． 実行途中の変数が見える

  39. 同じことをCUIでやると・・・ コンパイルコマンドを打つ デバッガを起動 何行目で途中停止するか指定 デバッグを開始 変数表示を命令

  40. 続き 実行を再開

  41. AndroidにもCUIがある • まぁ，ほとんどネタですが， • UNIXのshellを模したプログラムが存在します．

  42. Windows上でのUNIXコマンド • Windows上でもUNIX系コマンドを動作させるソフトウェアがいくつか存在する． • ちょっとした作業の際にわりと便利． • Cygwin • http://www.cygwin.com/ • こっちのほうが本格的 • MinGW/Msys • http://www.mingw.org/ • こっちのほうが小ぶり

  43. 本日は以上 アンケートのほう， よろしくご提出ください

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