授業科目名	オペレーティングシステム
時間割番号	TCS214
担当教員名	木下　雄一朗
開講学期・曜日・時限	後期・水・III	単位数	2
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
オペレーティングシステムは，コンピュータアーキテクチャと並ぶ計算機システムの中核であり，計算機を知る上で最重要である． 本講義では，オペレーティングシステムの提供する機能，実現する技術について学習する．
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部>コンピュータ理工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   CS-A 専門 5.時代の変化に対応できるよう、最新の技術動向を考慮して、自律的・継続的に学習できる。 ○ CS-B 6.情報科学、及び、数学や自然科学等の知識と手法を用いて、以下のことができる。 6a.解決すべき問題を形式化することができる。 ○ CS-C 6b.要求、時間、費用、資源等の制約条件を考慮した上で、複数の解が存在するような複雑な問題の中から適切な解を見つけ出すことができ ◎ CS-D 6c.各種のツールや手法に関する十分な知識をもち、それらをシステムの設計・開発・運用に応用できる。 ◎
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 CS 1 (1) OSの役割、機能を理解し説明できる CS-B 2 (2) プロセス、スレッドの生成、消滅、管理の仕組みを理解し説明できる CS-D 3 (3) 並行プログラミングの問題点を理解し解決できる CS-D 4 (4) プロセススケジューリングの方式を理解し説明できる CS-C 5 (5) メモリ管理の仕組みを理解し説明できる CS-C 6 (6) ページ置き換えの考え方、仕組みを理解し説明できる CS-C 7 (7) 入出力装置の制御方法・ファイルシステムを理解し説明できる CS-D 8 (8) リアルタイムOSの提供するサービス、特有の問題点を理解し説明できる CS-A
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 8% 筆記試験（中間期および期末期）によって評価する。 2 20% 筆記試験（中間期および期末期）によって評価する。 3 22% 筆記試験（中間期および期末期）によって評価する。 4 8% 筆記試験（期末期）によって評価する。 5 18% 筆記試験（期末期）によって評価する。 6 8% 筆記試験（期末期）によって評価する。 7 8% 筆記試験（期末期）によって評価する。 8 8% 筆記試験（期末期）によって評価する。 合計 100%
＜授業の方法＞
1. COVID-19感染症が収束しない場合は，ビデオ会議ソフトウェアを使用したライブ型のオンライン授業により実施する 2. 講義に用いる資料は，すべて Moodle 上で配布する 3. 毎週の講義中に確認問題を行うことにより，理解を促進するよう配慮する
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
「計算機アーキテクチャ I」の授業内容を習得している必要がある．特に「割り込み」「ページング」「キャッシュ」について復習しておくこと．
＜テキスト＞
毛利公一, 基礎オペレーティングシステム : その概念と仕組み, 数理工学社, ISBN:9784864810395
＜参考書＞
アンドリュー・S・タネンバウム(著)，水野忠則 ほか (訳), モダンオペレーティングシステム，第2版, ピアソン・エデュケーション, ISBN:9784894715370 河野健二, オペレーティングシステムの仕組み, 朝倉書店, ISBN:9784254127058 野口健一郎, 光来健一, 品川高廣, オペレーティングシステム（改訂2版）, オーム社, ISBN:9784274221569 松尾 啓志, オペレーティングシステム（第2版）, 森北出版, ISBN:9784627810129 大澤 範高, オペレーティングシステム：コンピュータサイエンス教科書シリーズ７, コロナ社, ISBN:9784339027075
＜授業計画の概要＞
1 タイトル オペレーティングシステムの役割 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 オペレーティングシステム（OS）の役割、OSが提供・実現する機能、OSのプログラミングインタフェース、互換性と移植性について学習します。 2 タイトル プロセス，スレッド 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 プロセスとスレッドの概念、プロセス・スレッドが使用するメモリ空間、プロセスの状態と遷移、コンテキストスイッチ、プロセスに関する各種システムコールについて学習します。 3 タイトル 並行プログラミング（相互排除） 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 マルチスレッドによる並行プログラミング、競合状態、相互排除のためのアルゴリズム、相互排除のためのハードウェア支援について学習します。 4 タイトル 並行プログラミング（同期） 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 ロック・セマフォを使用した相互排除と同期、モニタについて学習します。セマフォを使用した同期については、生産者・消費者問題を例として説明します。 5 タイトル デッドロック 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 デッドロックの概念、デッドロック発生の必要条件、デッドロックに対する方策について学習します。デッドロックに対する方策では、哲学者の食事問題を例として説明します。 6 タイトル メモリ管理 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 主記憶の管理技法、プログラムの再配置、空き領域の割付け技法、メモリの断片化、メモリ不足への方策について学習します。 7 タイトル まとめと中間評価 事前学習 事後学習 事前学習：1～6回目の講義内容の復習をする。 事後学習：試験の解答例および解説をもとに学習の内容を復習する。 授業内容 中間評価として、筆記試験を実施します。試験後、試験の解答例および解説をオンラインで配信します。 8 タイトル 仮想記憶 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 仮想記憶の特徴、動的アドレス変換、セグメンテーション、ページング、フェッチ技法、メモリ参照の局所性について学習します。 9 タイトル ページ置き換えアルゴリズム 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 最初に、ページ置き換えアルゴリズムの考え方を説明します。その後、FIFO、LRUなど、8種類のアルゴリズムについて学習します。 10 タイトル 入出力の制御 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 入出力装置の仕組み、割り込み、入出力装置とのデータ転送方式、入出力の効率化、ディスクの構成について学習します。 11 タイトル ファイルシステム 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 最初に、ファイルシステムの役割、ファイルブロック、ファイルシステムの実現方法を説明します。その後、Linux のファイルシステムについて、詳細を学習します。 12 タイトル スケジューリング 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 最初に、スケジューリングの考え方、スケジューリングの評価基準について説明します。その後、FCFS、ラウンドロビンなど、7種類のアルゴリズムについて学習します。 13 タイトル リアルタイムOS 事前学習 事後学習 事前学習：講義資料を読んでおく。 事後学習：確認問題の復習を行う。また、授業内容をまとめることで学んだ知識を整理する。 授業内容 最初に、リアルタイムOSと汎用OSとの違いについて説明します。その後、リアルタイムOSにおけるスケジューリング方式について学習します。 14 タイトル 演習問題 事前学習 事後学習 事前学習：8～13回目の講義内容の復習をする。 事後学習：演習問題の解答例および解説をもとに学習の内容を復習する。 授業内容 最初に、8～13回目の講義内容に関する演習問題を行います。その後、演習問題の解説を行いながら、これまでの学習内容を復習します。 15 タイトル まとめと期末評価 事前学習 事後学習 事前学習：1～6、8～14回目の講義内容および演習問題の復習をする。 事後学習：試験の解答例および解説をもとに学習の内容を復習する。 授業内容 期末評価として、筆記試験を実施します。試験後、試験の解答例および解説をオンラインで配信します。 16 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 17 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 18 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 19 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 20 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 21 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 22 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 23 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 24 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 25 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 26 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 27 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 28 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 29 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容 30 タイトル 事前学習 事後学習 授業内容
＜備考＞
(未登録)