テクノロジ系ソフトウェア出題頻度 ★★

OSの役割

パソコンやスマホを動かす土台のソフトウェア「OS」の役割を、レストランの店長の例えと階層図で解説。資源管理・マルチタスク・仮想記憶・デバイスドライバ・ミドルウェアの違いがわかり、OSに関する四択問題が解けるようになります。

この単元の用語:OS / カーネル / マルチタスク / 仮想記憶 / スラッシング / デバイスドライバ / プラグアンドプレイ / ミドルウェア

先生、パソコンを買うと「Windows」とか「macOS」って書いてありますけど、あれは何ですか?

それがOS(オペレーティングシステム)。パソコンやスマホの「土台」になるソフトウェアだよ。レストランの店長にたとえるとわかりやすいんだ。

OSは「レストランの店長」

レストランには、厨房のコンロや冷蔵庫(=ハードウェア)と、注文をさばく料理人たち(=アプリケーションソフトウェア)がいます。料理人が勝手にコンロを奪い合ったら大混乱ですよね。そこで 店長 が「このコンロは今あなたが使って」「冷蔵庫のこの段はあなた用」と 割り振り をします。

この店長の役目をするのが OS(Operating System:基本ソフトウェア) です。ワープロ、表計算、ブラウザなどの アプリケーションソフトウェア(応用ソフトウェア) は、OSの上で動きます。

🧑 利用者(クリック・タップで操作) ワープロ 表計算 ブラウザ ミドルウェア(例:DBMS) OS(Windows・macOS・Linux など) ハードウェア(CPU・メモリ・SSD・プリンタ)
アプリはOSを通してハードウェアを使う。ミドルウェアはOSとアプリの間に入る

代表的なOS

  • パソコン用:Windows、macOS、Linux
  • スマートフォン用:iOS、Android

Linux と Android は、ソースコードが公開されている OSS(オープンソースソフトウェア) をもとにしています。

OSの主な仕事

OSの仕事は大きく分けて次のとおりです。OSの中心となる部分を カーネル といいます。

仕事内容店長でいうと
タスク管理CPUを複数のプログラムに順番に割り当てるコンロの使用順を決める
記憶管理(メモリ管理)メモリの空き場所を割り当てる冷蔵庫の段を割り振る
ファイル管理ファイルやフォルダの保存場所を管理する食材の倉庫を整理する
入出力管理キーボード・プリンタなど周辺機器を制御する配膳係に指示を出す
ユーザ管理ログインや利用者ごとの権限を管理する従業員証のチェック
ユーザインタフェースの提供画面・アイコン・マウス操作などを提供するお客さんとの窓口

マルチタスク

音楽を聴きながら資料を作り、裏でメールも受信する…。CPUは1つでも、OSが ごく短い時間ごとにCPUを切り替えて 割り当てるので、同時に動いているように見えます。これを マルチタスク といいます。

仮想記憶:メモリが足りないときの工夫

プログラムを動かすには、データを 主記憶(メモリ) に置く必要があります。でも、メモリの容量には限りがあります。

そこでOSは、SSDやHDDなどの補助記憶装置の一部をメモリの延長として使い、実際より大きなメモリがあるように見せます。これが 仮想記憶 です。

主記憶(メモリ) 速いが容量が小さい いま使う部分 いま使う部分 補助記憶(SSD) 遅いが容量が大きい しばらく使わない しばらく使わない 追い出す 呼び戻す この入れ替えを ページング という
使う部分だけを主記憶に置き、残りは補助記憶に退避しておく

仮想記憶は便利ですが、主記憶が少なすぎると 入れ替えばかりが発生して処理が極端に遅くなります。これを スラッシング といいます。対策は「主記憶を増設する」「同時に動かすアプリを減らす」です。

周辺機器をつなぐ:デバイスドライバ

プリンタやマウスはメーカーや機種によって操作方法が違います。その違いを吸収して、OSから同じように使えるようにするソフトウェアが デバイスドライバ です。

  • プラグアンドプレイ:機器をつなぐだけで、OSが自動的に認識し、必要なデバイスドライバを組み込んで使えるようにする機能
  • USB機器の多くは、つないだらすぐ使えますよね。これがプラグアンドプレイのおかげです

似た用語との比較

ミドルウェアとかファームウェアとか、「〜ウェア」が多くて混ざります…。

「どこに位置するか」で整理すると覚えやすいよ。

用語位置づけ例
OSハードウェアを管理し、アプリに共通の土台を提供Windows、Android
ミドルウェアOSとアプリの間で、多くのアプリが使う共通機能を提供DBMS(データベース管理システム)、Webサーバソフト
アプリケーションソフトウェア利用者の目的に合わせた具体的な仕事をする表計算ソフト、会計ソフト
デバイスドライバ周辺機器をOSから使えるようにするプリンタドライバ
ファームウェア機器の内部(ROMなど)に組み込まれ、機器を制御家電・ルータの制御プログラム

ミドル(middle)=真ん中。OSとアプリの「真ん中」に入るのがミドルウェア。ファーム(firm)=固い。機器に固く組み込まれているのがファームウェア、と覚えよう。

試験に出るポイント

  • OS はハードウェアとアプリの間に立ち、CPU・メモリ・ファイル・周辺機器などの 資源を管理 する
  • マルチタスク:CPUを短い時間で切り替え、複数の処理を同時に動いているように見せる
  • 仮想記憶:補助記憶を使って、主記憶より大きな記憶領域があるように見せる。入れ替えが多発すると スラッシング
  • デバイスドライバ:周辺機器をOSから使えるようにするソフト。プラグアンドプレイ は自動で認識・組込み
  • ミドルウェア はOSとアプリの間(例:DBMS)。業務処理そのものはアプリの仕事

確認クイズ

選択肢をタップすると、すぐに正解と解説が表示されます。

Q1OS(オペレーティングシステム)の主な役割として、適切でないものはどれか。

Q2仮想記憶の説明として、適切なものはどれか。

Q3新しいプリンタをパソコンにつないで使うために、OSに組み込むソフトウェアはどれか。

Q4主記憶の容量が不足し、主記憶と補助記憶の間でデータの入れ替えが頻繁に発生して、処理が極端に遅くなる現象を何というか。