オペレーティングシステム (改訂 2 版)

OS の基礎から応用までを図解を用いてわかりやすく解説した教科書、待望の改訂版!
本書は、2002 年 9 月に発行されて以来、教科書として広く活用されてきた「IT Text オペレーティングシステム」の内容を時代に則して見直し、改訂版として発行するものです。
オペレーティングシステムの内部的な原理や処理とともに、ユーザインタフェースなど外部的な機能、ネットワークやセキュリティ、性能、標準化などについてていねいに解説した学部学生向けの教科書で、実際に学生がオペレーティングシステムを利用するうえで役立つように、実践的にまとめています。
1 章 オペレーティングシステムの役割
2 章 オペレーティングシステムのユーザインタフェース
3 章 オペレーティングシステムのプログラミングインタフェース
4 章 オペレーティングシステムの構成
5 章 入出力の制御
6 章 ファイルの管理
7 章 プロセスとその管理
8 章 多重プロセス
9 章 メモリの管理
10 章 仮想メモリ
11 章 仮想化
12 章 ネットワークの制御
13 章 セキュリティと信頼性
14 章 システムの運用管理
15 章 オペレーティングシステムと性能
16 章 オペレーティングシステムと標準化

OS の内部の仕組みと、利用者やプログラムから見た外部の機能を合わせて学ぶ大学学部向けの教科書が『オペレーティングシステム』改訂 2 版です (野口健一郎、光来健一、品川高廣 共著、オーム社 (IT Text)、2018 年 1 月 24 日発売)。IT Text は情報処理学会が編集するシリーズで、版元の紹介によると本書は、2002 年 9 月に発行されて以来教科書として活用されてきた「IT Text オペレーティングシステム」の内容を時代に則して見直した改訂版です。紹介文は、オペレーティングシステムの内部的な原理や処理とともに、ユーザインタフェースなど外部的な機能、ネットワークやセキュリティ、性能、標準化などを解説した学部学生向けの教科書であり、学生が実際に OS を利用するうえで役立つように実践的にまとめたと説明しています。

全 16 章の構成、OS の役割から性能と標準化まで

第 1 章「オペレーティングシステムの役割」は、OS とは何か、OS が提供する機能と管理する資源、主な利用形態と主なオペレーティングシステムを整理します。第 2 章「オペレーティングシステムのユーザインタフェース」はグラフィカルユーザインタフェースとコマンド言語を、第 3 章「オペレーティングシステムのプログラミングインタフェース」は具体的な OS API と、互換性と移植性を扱います。第 4 章「オペレーティングシステムの構成」では OS のためのハードウェア機能、割込みとマルチプログラミング、カーネルとその入口、カーネル以外の部分へ進み、第 5 章「入出力の制御」と第 6 章「ファイルの管理」が続きます。第 7 章以降は、第 7 章「プロセスとその管理」、第 8 章「多重プロセス」、第 9 章「メモリの管理」、第 10 章「仮想メモリ」、第 11 章「仮想化」、第 12 章「ネットワークの制御」、第 13 章「セキュリティと信頼性」、第 14 章「システムの運用管理」、第 15 章「オペレーティングシステムと性能」、第 16 章「オペレーティングシステムと標準化」という並びです。版元の詳細目次では、全 16 章の末尾に演習問題が置かれています。

資源を配分して守る仕組み、OS を学ぶ技術背景

OS は、CPU の処理時間やメモリ、入出力装置、ファイルといった限られた資源を、同時に動く複数のプログラムに配分し、互いの領域を壊し合わないように守る役割を担います。アプリケーションがファイルを開く、メモリを確保する、ネットワークにデータを送るといった操作をする時は、その要求を システムコール として発行し、特権を持つ OS 側に処理を任せます。複数の CPU コアを持つ計算機で処理を並行に動かす時に、メモリ空間を分けて安全に動かすか、共有して軽く切り替えるかという プロセスとスレッド の使い分けも、この資源管理の上に成り立っています。アプリケーションの性能が出ない、メモリが足りなくなるといった問題の原因を追う時に、OS がどの単位で資源を割り当て、どの時点で処理を切り替えているかを知っていると、見るべき指標を絞り込めます。版元の紹介が、学生が実際に OS を利用するうえで役立つようにまとめたと説明しているとおり、本書は内部の原理に加えて運用管理や性能、標準化にも章を立てています。

学部生と初級技術者に向けた前提と、刊行時点の範囲

版元がすすめる読者は情報処理関連の大学学部の学生と教員、初級の IT 技術者で、版元ページで選ばれている段は初級です。CPU とメモリ、入出力装置からなる計算機の構成の基本を知っていると、第 4 章のハードウェア機能の話に入りやすくなります。刊行は 2018 年 1 月で、取り上げる具体的な OS や API の例は刊行時点のものとして読む必要があります。また主要目次の章題に OS を自作する章は無いため、カーネルのソースコードを読みながら実装して学びたい場合は、教育用の小さな OS を題材にした実装の本と組み合わせるほうが目的に近づきます。

講義の教科書として指定された学生はもちろん、OS の全体像を一度体系立てて整理したい初級の技術者にとって、内部の原理から運用管理、性能、標準化までを 1 冊の章立ての中で確かめられる本書は、手元に置いて何度も引ける基礎の教科書です。OS や低レイヤーの本を広く見比べたい場合は、OS / 低レイヤー本ガイド も参考になります。