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【応用情報技術者試験勉強日記】OSについて①|ジョブ管理、タスク管理など

IT知識
OS

今回は応用情報技術者試験勉強としてOSのジョブ管理、タスク管理などについてまとめました。

応用情報技術者試験勉強をしている方やOSのジョブ管理、タスク管理などについて知りたい方にはおすすめの記事なのでぜひご覧ください。

メモリについてまとめた前回の記事はこちらです。↓↓

【応用情報技術者試験勉強日記】メモリ、キャッシュメモリについて
今回は応用情報技術者試験勉強としてメモリ、キャッシュメモリについてまとめました。応用情報技術者試験の勉強をしている方やメモリ、キャッシュメモリについて知りたい方におすすめの記事です。CPUについての前回の記事はこちらです。勉強はこちらの参考

こちらは応用情報技術者試験勉強にておすすめの本なのでぜひ参考にしてみてください。

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ジョブ管理

ジョブとは利用者から見た仕事の単位のことです。バッチ処理などはジョブを管理して自動でジョブを実行してくれます。

ジョブ管理の流れ

ジョブ管理の流れはマスタスケジューラからジョブスケジューラにジョブの実行を依頼します。

ジョブスケジューラは以下の流れでジョブを実行していきます。

  1. リーダで依頼ジョブを入力
  2. イニシエータで優先度の高いジョブを持ってきてジョブステップに分解
  3. ターミネータでジョブで使用していたハードウェア資源を解放し出力待ち行列に登録
  4. ライタで優先度の高い順に結果を出力

タスク管理

タスクとはコンピューターから見た仕事のことでジョブがジョブステップに分解された後にタスク管理に回されタスクが生成されます。

タスクの状態

タスクは以下の3つの状態に分かれます。

  • 実行状態
  • 実行可能状態
  • 待機状態

流れ的には

実行可能状態でCPUの使用権が回ってきたら実行状態になりタスクを実行します。実行状態中に入出力が発生したら待機状態になり入出力が終わったら実行可能状態になります。

マルチプログラミング

CPUには遊休時間という使われていない時間があります。マルチプログラミングはその遊休時間をプタスク実行の時間にあてて無駄な時間を減らす仕組みです。

タスクの排他制御

タスクが同時にある領域にアクセスしてしまうと領域の値も同時に更新されてしまうため、同じ値になってしまい片方のタスクの処理はないことにされてしまいます。

そこで重要になってくるのが排他制御のメカニズムであるセマフォです。

セマフォ

セマフォはセマフォ変数という資源の状態を記録している変数で処理状態を記録して処理しているかしていないかをわかるようにしています。

P操作で資源のロックをしてV操作で資源のロックを解除します。

P操作でロックされるのでタスクAが処理しようとして同時にタスクBが処理しようとしてもP操作でロックされるためタスクAのみ処理することができます。

タスクBはロック状態だったため待ち行列に並び待機状態になります。V操作でロック解除されるとP操作でロックし処理を実行します。

実記憶管理

実記憶管理は限られた主記憶の容量の中で効率よくプログラムに容量を与える役割をしています。

実記憶管理には様々な種類があるためそれぞれ説明していきます。

固定区画方式

固定区画方式はあらかじめ主記憶に固定長の区画を用意しそこにプログラムを読み込みます。

固定区画方式は単一区画方式と多重区画方式に分けられます。単一区画方式は全体を単一の区画に、多重区画方式は全体を複数の区画に分ける方式です。

区画が固定で用意されているため用意された区画以上のプログラムは読み込むことができません。

可変区画方式

可変区画方式は固定区画方式とは違いプログラムをロードする際に必要な可変長の区画を用意しプログラムを読み込みます。

区画がプログラムのサイズと合わせて作られているため固定区画方式よりも効率が良いです。

スワッピング方式

スワッピング方式は優先度の高いプログラムの割り込みが発生した際に、優先度の低いプログラムを補助記憶装置に移動させ主記憶装置に空きを作り割り込んできたプログラムが終了すると主記憶装置に戻されます。

プログラムを補助記憶装置に移動させることをスワップアウト、主記憶装置に戻すことをスワップインと言いこの2つを合わせてスワッピングと言います。

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