基本用語・概念

基本用語・概念
オペレーティングシステム
第4回
時分割処理（復習）




オペレーティングシステムは，CPUなどの資源を
各利用者にごく短時間ずつ順番に割り当てる（時
分割）
利用者からは自分ひとりで計算機を使っている
かのようにみえる
複数のプログラムが同時処理されているかのよ
うにみえる
一人で複数のプログラムを同時に実行している
かのようにみえる
タイムスライス（１）


タイムスライス（time slice）
TSSで，各利用者に計算機資源を割り当てる時
間
タイムスライス（２）

タイムクオンタム（time quantum）

割当て単位時間

その整数倍がタイムスライス

タイムスライスとタイムクオンタムを区別しない場
合もある
正しくはプロセス
（後述）
タイムスライス（３）


TSSでは，すべてのプログラムに同じ時間を割り
当てているとは限らない
処理を優先するプログラムには長い時間を割り
当てる
プロセススケジューリング
（後述）
プロセス（１）

実行中のプログラム

単なる文字の並びであるプログラムとは別

プロセスは動的な概念
 プログラムの実行が始まると生成され，終了
すると消滅
 生成されてから消滅するまでの間，その状態
はいろいろ変化（遷移）
プロセス（２）


プログラムを実行するための計算機資源（CPU
など）が必要
ただし，物理的なものでなくても，論理的（仮想）
のものでもよい
 仮想計算機
プロセスを考えているとき，
実行しているコンピュータを
想定している
プロセス（３）



本当に実行されているプロ
セスの数は少ない
存在するプロセスの数だけの物理的計算機資源
はない
オペレーティングシステムが，必要な数の論理的
(仮想)計算機資源を用意
その各々に物理的計算機資源を割り当てる
 時分割で割り当てれば，TSS
プロセスの状態（１）

実行中（状態）

実行可能状態

待ち状態
プロセスの状態（２）

実行中（running state）

物理的CPUが割り当てられている

実際に処理が進行中
プロセスの状態（３）

実行可能状態（ready state）

物理的CPUの割当て待ち

割り当てられれば，直ちに実行中になる
プロセスの状態（４）

待ち状態（waiting state）

何か（事象）が起きるの待つ

事象の例
データの入力終了
物理的CPUが割り当てられても，実行中にならな
い
データが入力されなければ，
処理を進めることができない！
プロセスの状態（５）

状態遷移図（後で再度取り上げる）
プロセスの切換え（１）

プロセスの切換え（process switch）

コンテクストスイッチ（context switch）ともいう

物理的CPUで処理するプロセスの変更
プロセスの切換え（２）


物理的CPUの割当てが解除されたプロセスに，
再度CPUを割り当て，処理を再開
その際に必要な情報（実行環境）をコンテクスト
 各種レジスタの内容など
プロセスの切換え（３）

プロセスAからBへの切換え
 プロセスAのコンテクストを保存
 保存してあるプロセスBのコンテクストを（物理
的計算機に）設定
 プロセスBの実行
スレッド（１）

thread
ライトウェイトプロセス

CPUの利用単位


プロセスみたいなものである
 同時に複数のスレッドが実行される
スレッド（２）

プロセスとは異なり，複数のスレッドは同じメモリ
を使う
 スレッド間のデータ共有が簡単
 スレッドの切換えが簡単
割込み（１）

割込み（interrupt）

もっとも理解してもらいたいこと

今のコンピュータを特徴付けるものかも知れない
（言い過ぎ？）
割込み（２）


プログラムの実行中に
 それとは関係なく（非同期的）起きることや
 実行中のエラーなど
事象（要因event）
場合により，
事象の対応処理を
先に行わなければならない
割込み（３）

このプログラムが
割り込まれた
現在の実行中のプログラムを中断
（コンテクストスイッチ）

事象を処理する別のプログラムを実行
（コンテクストスイッチ）

元のプログラムの実行を再開
割り込まれたプログラムが，
何もなかったかのように先に進む
このプログラ
ムが割り込
んだ
割込み（４）

CPUと入出力装置の同時実行（効率化）

TSSの実現

障害時の適切な処理

割込みの詳細は次回

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