・OSの基本目的とは
　時々刻々と 変化するコンピュータシステム自身の 環境を把握し、
　資源の 有効活用をはかる
　・資源（ リソース）とは … コンピュータシステムの構成要素

　　資源一覧

資源	OSの機能
CPU	CPU管理 ( ジョブ管理・ タスク(プロセス)管理)
メモリ(主記憶装置)	記憶管理
補助記憶装置	データ管理( ファイル管理)
入出力装置	入出力管理
ユーザインターフェース	ユーザインターフェース管理

　　・CPU管理 … どのタスクにCPUを割り当てるかを制御する
　　➢ タスク（プロセス）とは
　　　メモリ上にロードされている プログラムのイメージ（命令列とデータ）と
　　　それを実行するのに必要な 環境（プログラムカウンタ、スタック etc...）
　　・記憶管理 … タスクに対するメモリ割り当てと解放
　　　　　　　　　 仮想記憶管理

　　・データ管理 … 補助記憶装置の 物理構造に左右されないようにファイルや
　　　　　　　　　　ディレクトリを扱えるようにする（ファイルシステムの構成）
　　・入出力管理 … データの流れの制御
　　　　　　　　　　入出力装置への タスクの割り当てと解放
　　　　　　　　　　入出力装置の 仮想化（ デバイスドライバ）
　　・ユーザインターフェース管理 … OSの顔を作る（ CUI、 GUIの構築）

・CPU管理
　・ ジョブ
　　 ユーザから見た コンピュータに与えるまとまった仕事の単位
　　1個以上の タスクから構成される
　・ タスク・ プロセス
　　 コンピュータから見た仕事の単位や 資源を割り当てる単位
　　（タスクとプロセスは同義語）
　　・タスク　 … マニュアルなどで使う実用上の表現
　　・プロセス … 学術的な表現

　・ジョブとタスクの例
　　
　　① … ジョブ
　　② … タスク

　・OSの種類
　　・ シングルタスクOS
　　　 どの期間をとっても一時に一個のタスクのみを実行
　　　

　　・ マルチタスクOS
　　　 ある期間では複数のタスクを並列処理
　　　

　　・ジョブの種類
　　　・ バッチ　　　処理 … 複数の事象をまとめて１つの入力にする処理
　　　・ リアルタイム処理 … ある事象の発生に伴い、直ちに対応を行う処理

　・ジョブとタスクの関係
　　・次のA,B,Cの作業を順に行うジョブを考える
　　　　A ランダムな信号により計測を開始データを収集する
　　　　B 収集したデータに処理を加える
　　　　C 処理結果を印刷する
　　　A,B,Cを１つのタスクで実現する場合と、３つのタスクで実現する場合で
　　　どちらが効率がいいか

　　　➢ シングルタスクOS … どちらもほぼ同じ
　　　　
　　　➢ マルチタスクOS
　　　　・１つのタスクで実現する場合… 全体の仕事量　　　に依存
　　　　・３つのタスクで実現する場合… 計測タスクの仕事量に依存
　　　　
　　　　シングルタスクよりも … システムの応答が良くなる

　　　厳密には…
　　　➢ 複数タスクの場合は、タスク間のオーバーヘッドがある
　　　　→ 最大処理量は１タスクに及ばない
　　　➢ 平均処理サイクルが最大処理量を超えなければ
　　　　応答の早い方が計測範囲は広い

　・ジョブとタスク
　　・タスクの分割は プログラム次第
　　　… ジョブがタスクに 自動的に分割されるわけではない
　　・実際には … この例では スレッドが使われるのが一般的
　　　➢ プロセス … 資源全体を割り当てる単位
　　　➢ スレッド … CPUを使う単位、CPU以外はプロセスの物を共用

　　・プロセス管理
　　　・主に３つの状態に分けて管理

　　　　プロセスの状態
　　　　
　　　　① … プロセス　② … 実行可能　③ … 実行　　　④ … 待ち　　
　　　　⑤ … 解放　　　⑥ … 割り当て　⑦ … 入出力　

　　・スケジューリング
　　　 待ち行列中のプロセスからどのプロセスにリソースを割り当てるかを決める
　　・スケジューリングの目標
　　　・ スループット（単位時間あたりの処理量）の向上
　　　・ 応答時間の短縮
　　　・公平な 割り当て
　　　・応答時間の 予測可能性
　　　・ 所定時間内の処理
　　　・特定プロセスの 優先的処理

　　・スケジューリングの種類
　　　➢ 到着順
　　　　 到着順にタスクを実行状態にする
　　　➢ ラウンドロビン
　　　　 実行状態としたタスクが決められた時間内に待ち状態に遷移しないときに、そのタスクを中断して実行待ち行列にある次のタスクを実行状態とする
　　　➢ 処理時間順
　　　　 新しいタスクが実行可能状態になるたびに、各タスクの残り実行時間を評価し、その時間が短いものから順に実行する
　　　➢ デッドライン時間順
　　　　 タスクの中には実行完了までの時間に制限があるものがあり、その制限時間を必ず守るようにタスクの実行順を決める
　　　➢ 優先度順
　　　　 タスクが実行可能状態になったときに、そのタスクの優先度と、その時、実行状態であるタスクの優先度とを比較して、優先度が高い方のタスクを実行状態とする
　　　➢ 多重フィードバック
　　　　 優先度付きの複数の待ち行列を用意し、ある待ち行列で一定のCPU時間を使用したプロセスをより優先度の低い待ち行列に移し、新しく到着したプロセスの優先度を高くする

　　・プログラムによる負荷
　　・I/Oに負荷をかけるプログラム
　　　（I/Oバウンドなプログラム）
　　　・処理時間が 入出力速度に拘束される
　　　・ 入出力装置は連続して 使用状態
　　　　CPUは 待ち続ける

　　・CPUに負荷をかけるプログラム
　　　（CPUバウンドなプログラム）
　　　・処理時間が CPU速度に拘束される
　　　・重たい計算などでCPUは 完全に利用
　　　　入出力装置は あそんでいる

　　・具体的に
　　　➢ CPUバウンド優先だと...
　　　　

　　　➢ I/Oバウンド優先だと...
　　　　

　　・CPUに着目して比較
　　　➢ CPUバウンド優先 … CPUが遊んでいる時間が多い
　　　➢ I/Oバウンド優先 … CPUの利用効率が良い
　　　・割り込みができるとさらに効率UP

　　・優先順位が同じ場合は？
　　　➢ 均等に割り当て
　　　　・ TSS等で平等に時間を配分する
　　　➢ 実行権の取得
　　　　・ 早い者勝ちで 実行権を得たタスクが動く

　　・実行権方式のデメリット
　　　➢ 早くとったタスクがかなり長い処理だったら？
　　　　　　　　… そのタスクの 優先度以下に 実行権が回らない

　　・対応策
　　　➢ タスク自らが 待ち状態になる
　　　➢ 一定時間待つ
　　　➢ イベント待ち

　　・資源の管理
　　　➢ タスクが資源を使用する場合
　　　　・ メモリ　　
　　　　・ ファイル　
　　　　・ 周辺機器等

　　・資源の競合
　　　➢ マルチタスクの場合、 別々のタスクが 同じ資源を使用したい場合がある。
　　　　例）
　　　　・タスクA → 計算結果をバッファに保存
　　　　・タスクB → ファイルのデータを加工してバッファに保存

　　・排他制御
　　　➢ 使用している場合は 資源をロックするなど、 他のタスクが使用できないようにする

　　・ロック
　　　データの読み書きを 一時的に制限する

　　　➢ ロックの種類（ モード）
　　　　・ 共有ロック
　　　　　他のプロセスが 読み込むことはできるが更新することはできない
　　　　・ 排他ロック
　　　　　他のプロセスが 読み込むことも更新することもできない　　　　

　　　➢ 実装による違い
　　　　 アプリケーション実装へのアプローチにより２つの区別がある

　　　　・ 楽観的ロック
　　　　　データの読み出し時に 内容をキャッシュし、
　　　　　データ更新の 直前に 変更があったか確認
　　　　　− 変更なし → 更新　　　
　　　　　− 変更あり → キャンセル

　　　　・ 悲観的ロック
　　　　　データの読み出し時に そのデータをロック
　　　　　※ロックのモード選択は 実装者次第

　　・セマフォ
　　　 使用可能かどうかを数字で管理する方法

　・ロックの考察
　　次の観点で各自考察してみよう

　　・ロックのメリット
　　　・ リソースの整合性を保てる
　　　・モードによっては 読み出し可能

　　・ロックのデメリット
　　　・ロックされていると、 他のプロセスが使用できない
　　　・ いつ使用できるのかわからない
　　　・タイミングによっては 更新がうまくいかない

　　　➢ デッドロック
　　　　 複数のプロセス同士でお互いに必要なリソースをロックし合い、プロセスが永遠に終わらない状態
　　　　・例
　　　　　− プロセスA … ファイルaに情報を加工し、ファイルbに書き込む
　　　　　− プロセスB … ファイルbの情報を加工し、ファイルaに書き込む
　　　　　問）プロセスAとBを同時に走らせた場合どうなるか？
　　　　　　

　　　　　・回避方法
　　　　　　− 優先順位を付ける
　　　　　　− どちらかのプロセスを 終了する
　　　　　　− 開始時に 必要なリソースをすべてロック

　　・ロックのその他の活用法
　　　➢ プロセス間の同期
　　　　例）速いプロセスAと遅いプロセスBの同期
　　　　　- Bが Aに必要なリソース(X)を ロック
　　　　　- Aは(X)の処理で 待ち
　　　　　- Bが追い付いたら(X)の ロック解除

　　　➢ セマフォの利用
　　　　 スレッド間同期には セマフォを利用するのが一般的
　　　　例）速いプロセスAと遅いプロセスBの同期
　　　　　- Aが使用するリソース(X)のセマフォを 0にする
　　　　　- Aは(X)の処理で 待ち
　　　　　- Bが追い付いたら(X)のセマフォを 1にする