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第５章コンピュータのソフトウェア
ソフトウェアとは，プログラミング言語を用いて記述した
■コンピュータに処理させる手順・命令を与えるプログラム
および
■プログラムを動作させるのに必要なデータ
のことを指す．一般的にソフトと呼ぶことも多い．
コンピュータ
＝ハードウェア
システム
＋ソフトウェア
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
5.1 ソフトウェアの分類
ソフトウェアを機能別に分類すると，
●基本ソフトウェア（OS：オペレーティングシステム）
ハードウェアや応用ソフトウェアを管理したり支援したりす
るソフトウェアである．例えば，Windows XPやUNIXなど．
●アプリケーション（応用ソフト）
文書の作成，数値計算など特定の目的を果たすための高
度な機能を統合的に提供するソフトウェアである．例えば，
Word（ワープロソフト）やExcel（表計算ソフト）など．
●ユーザプログラム
特定業種の特定業務を処理するソフトウェアである．
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
●基本ソフトウェア（広義OS）
基本ソフトウェアは，ハードウェアや応用ソフトウェアを管
理したり支援したりするソフトウェアで，広義のオペレーティ
ングシステム（OS：Operating System）という．OSは応用ソフ
トとハードウェアの橋渡しするものである．
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
●OSの主な目的
ハードウェアの抽象化：ハードウェアへの煩雑な命令や
ハードウェア構成の差違に依存せず，OSを介してアプリ
ケーションソフトを開発することが可能である．
資源の管理：複数のアプリケーションソフトウェアを同時
利用する場合でも，資源要求の競合が起きない限りは互い
に独立して動作できることである．
利用効率の向上：複数のタスク（task）を同時に実行する
場合に，資源割り当ての順番や時間を工夫することで，全体
の処理速度を向上させることである．
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第５章コンピュータのソフトウェア
●広義OSの構成
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（タスク管理）
タスク管理：タスクとは，OSから見た処理する「仕事」の実行
単位で，プロセス（process）ともいう．プログラムの実行をタスク
として管理する．タスクの処理方式には，シングルタスク方式と
マルチタスク方式がある．
シングルタスク方式では，1つのプログラムだけを実行する処
理形態である．
マルチタスク方式では，可能な複数のプログラムが同時に動
かす処理形態である．Windows系はマルチタスク方式である．
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（タスク管理）
マルチタスク方式は次の方法で実
現する．タスクA，BとCが同時に実
行されているとすると，各タスクに均
等の時間を与えて作業を行い，各タ
スクに作業する時間が決まっていて，
インターパルタイマという．例えば，
CPUがタスクAの作業を行っていて，
タイマが鳴ったら，Aの作業を中止し，
タスクBの作業を行い，タイマが鳴っ
たら，Bの作業を中止，タスクCへ．繰
り返してマルチタスクを処理する．
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第５章コンピュータのソフトウェア
タスクの生成と消滅の過程
実行可能状態（Ready）：実行可能であるが，別のタスクが
実行中のためか，順番を待っている状態である．
実行状態（Run）：実行している状態である．
待ち状態（Wait）：入出力を待っている状態である．
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（ジョブ管理）
ジョブ（job）とは，人間側から見たコンピュータにさせる仕
事の単位．１つのジョブを１つ以上のタスク（プロセス）から
構成される．代表的ジョブ処理方式は，
バッチ処理：一定期間（もしくは一定量）データを集め，まと
めて一括処理を行う処理方式である．
リアルタイム処理：ユーザがコンピュータにジョブを与えると，
コンピュータがリアルタイムにこれを処理する方式である．
時分割処理：コンピュータを複数のユーザが共同で使っている
とき，CPU時間を細分化することで，複数のジョブを同時に処
理するシステムである．
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（ファイル管理）
ファイル（file）とは，ハードディスクやフロッピーディスク，CDROMなどの記憶装置に記録されたデータのことである．用途
や形式にファイルを大きく分けて，コンピュータが実行できる命
令の集合であるプログラムファイルと，コンピュータのユーザが
作成した情報を記録しておくデータファイルがある．ファイルシ
ステムは下図のようなディレクトリツリー構造（木の構造）を持
ち，階層的なファイル管理を実現している．
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（ファイル管理）
ファイルシステムの機能は次のようになる．
●ファイルの構造
●ファイルの操作
●ファイルの分類
●ファイルの属性管理
●ファイルの保護
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（主記憶装置管理）
主記憶装置管理：タスクの生成時から消滅までに，タスク
のプログラムやそのデータを主記憶装置（メモリ）に呼び出
して使い，駐在させる必要がある．メモリの容量限界がある
から，OSは各タスクが利用しているメモリ領域の管理や未
使用領域の管理などを行う．
主記憶装置の管理はOSの重要な役割である．
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（主記憶装置管理）
メモリ領域の管理について，OSはタスクの発生時に，プロ
グラムとそのデータを格納するスペースを主記憶装置（メモ
リ）に割り当てる．固定区画法と可変区画法がある．前者は
各タスクに対して，あらかじめ主記憶装置に領域を割り当て
ておき，タスクの発生時にその領域を利用する．後者は実行
するタスクの大きさに合わせて領域を与える方法である．
仮想記憶領域の管理について，あたかも実装されている
主記憶装置（RAM）以上にコンピュータがメモリを持っている
かのように扱うことができるメモリ空間を仮想メモリと呼ぶ．
一般にハードディスク上に仮想記憶領域を確保し，これらを
管理する．
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（主記憶装置管理）
仮想記憶管理は次のような方法がある．
スワッピング方式：優先度の高いジョブが投入されたとき，メモ
リが足りなかったら，現在駐在しているプロセス（プログラムや
データ）を補助記憶装置に退避させ，メモリを譲る式である．
セグメント方式：あらかじめプログラムを幾つかのセグメントに
分割しておき，複数のタスクが同じプログラム用のセグメントを
共有できるので，主記憶装置の節約を図る．
ページング方式：主記憶装置とプログラムを固定長さの単位
（ページという）に分割し，効率よく主記憶装置を管理する．
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第５章コンピュータのソフトウェア
■制御プログラム（入出力管理）
入出力管理の役割は，システム
に接続されているあらゆる入出力
用装置の管理を行うことである．各
装置は，OS上にあるデバイスドラ
イバを介して，制御される．
入出力装置の動作速度はCPUに比べ非常に遅い．入出力装
置に仕事を指示した後，入出力装置が処理している間にCPUは
別の仕事を行える．
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第５章コンピュータのソフトウェア
●言語処理プログラム
言語処理プログラムは，プログラムを実行させるソフトウェア
である．プログラミング言語を大きく分けると，機械語，アセンブ
リ語，高級言語（C，C++，Basic，Java，Pascal，COBOL，Fortran
など）の3種類になる．コンピュータが直接実行できる言語は，
機械語だけである．よって，アセンブリ言語と高級言語で書いた
プログラムを機械語に翻訳するプログラムが必要である．
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●サービスプログラム
サービスプログラムは，ある特定の目的のために設計された
ソフトウェアで一般的な道具を提供する．ユーティリティともいう．
テキストのエディタ，ファイル圧縮やコンピュータウイルス駆除，
メモリ管理，スクリーンセーバーなど，OSや他のアプリケーショ
ンソフトのもつ機能を補い，機能や性能，操作性を向上させるソ
フトウェアのことである．
GUI（Graphical User Interface）は，ユーザに対する情報や
操作の表示にグラフィックを多用し，大半の基礎的な操作をマ
ウスなどのクリックすることにより行なうことができる．最近，OS
がGUI機能を提供し，コンピュータの操作が簡単化になる．
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第５章コンピュータのソフトウェア
アプリケーション（応用ソフトウェア）
アプリケーションソフトウェアは，文書の作成，数値計算など
特定の目的を果たすための高度な機能を統合的に提供するソ
フトウェアである．代表的なアプリケーションソフトには，
●プレゼンテーションソフト
●ワープロソフト
●ゲーム
●表計算ソフト
●Webブラウザ
●画像編集ソフト
●電子メールソフト
●データベースソフト
などがある．
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第５章コンピュータのソフトウェア
ユーザプログラム（個別応用ソフトウェア）
特定業種の特定業務を処理することを目的とするソフト
ウェアである．企業，組織と個人がそれぞれの目的のため
に開発したプログラムの全体である．特に，企業の在庫管
理システム，人事管理システム，図書館の図書管理システ
ム，金融機関の預金システム，チケット販売の予約システ
ムなどが挙げられる．
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
ソフトウェアの分類及びハードウェアとの関係
ユーザプログラム
アプリケーション
言語処理プログラム
OS
サービスプログラム
OS
制御プログラム
ハードウェア
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
5.2 プログラムとアルゴリズム
ソフトウェアの開発とは，プログラムを作成することである．
プログラムとは，プログラミング言語を用いて，コンピュータの
行う処理（演算・動作・通信など）手順（命令）を指示したもの
である．
コンピュータを用いて処理する方法と手順をアルゴリズムと
いう．アルゴリズムは人間向きの表現であるから，コンピュー
タはそのまま実行できない．したがって，プログラミング言語
を用いて，アルゴリズムをコンピュータが理解できるように変
換したものはプログラムである．
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
●アルゴリズムとは
アルゴリズムは，漢字で表現すると
「算法」となる．また，日本工業規格
JISでは，次のように定義されている．
「明確に定義された有限個の規則の
集まりで，有限回適用することにより
問題を解くもの」
要するに，アルゴリズムは問題を解
決するための計算手順（命令）である．
問題を与える
アルゴリズムを考える
プログラム言語を用いて，
プログラムを作る
コンピュータで実行して，
問題を解決する
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
●アルゴリズムの表現法
アルゴリズムの表現方法として，次の3種類ある．
■自然言語の箇条書：自然言語の箇条書表現法は，自然
言語で解き方をステップに分けて表現する方法である．
■フローチャート（流れ図）：フローチャート表現法は，日本
工業規格JISによる制定された記号を用いて，解決方法を
図式化で表現する方法である．
■プログラムの形式：プログラム形式の表現法は，プログ
ラミング言語Pascalらしい形を用いて，解決方法を表現す
る方法である．
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
【例題5.1】：2次方程式 ax2+bx+c=0 （a≠0）の解を求める
アルゴリズムとプログラムを作ってみよう．
●自然言語の箇条書の表現法
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第５章コンピュータのソフトウェア
●フローチャート（流れ図）の表現法
フローチャートに
使っている記号
の意味は教科書
P.99を参照
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第５章コンピュータのソフトウェア
●プラグラム形式の表現法
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
BASIC言語によるプログラムと実行した結果
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第５章コンピュータのソフトウェア
C言語によるプログラムと実行した結果
実行した結果
C言語のプログラム
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
5.3 プログラム言語
プログラミング言語は，人間がコンピュータに命令を指示する
ために作られており，コンピュータが曖昧さなく解析・理解でき
るように設計されている人工言語の総称である．プログラミン
グ言語は，人間にとって，理解のしやすさにより次のように分
類されている．
●機械語
● アセンブリ言語
● 高級言語
● 第4世代言語
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
●低級言語、高級言語とは？
機械語やアセンブラ言語は，よりハードウェアに近い言語
であり，より直接的にコンピュータを制御することができる．
このようなプログラミング言語を「低級言語」あるいは「低水
準言語」という．人間が使う自然言語に近い言語を「高級言
語」あるいは「高水準言語」という．
プログラミング言語を用いて記述したプログラムをソース
コードといい，一般的にそのままではコンピュータ上で実行
することはできないため，アセンブラまたはコンパイラなど
のソフトウェアを用いて，コンピュータの理解できる機械語
プログラムに変換される．このような実行できる機械語プロ
グラムをオブジェクトコードと呼ばれる．
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
第５章のまとめ
１．ソフトウェアの分類
●基本ソフトウェア（広義のOS）は，制御プログラム，言語プ
ログラムとサービスプログラムからなる．
●制御プログラムは，タスク（プロセス）管理，ジョブ管理，
ファイル管理，主記憶装置管理と入出力管理を含む．
●言語プログラムに，アセンブラ，コンパイラとインタプリタ
がある．
２．ソフトウェアとハードウェアの関係
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア
第５章のまとめ
完
３．プログラムとアルゴリズムの関係と区別
●プログラムはコンピュータに与える命令の集合である．
●アルゴリズムは問題を解決する方法と手順である．
４．アルゴリズムの表現法
５．プログラミング言語
●機械語
●アセンブリ言語
●高級言語
●第４世代言語
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コンピュータとネットワーク概論
第５章コンピュータのソフトウェア

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