OSの仕事を深掘り — プロセス管理・メモリ管理・ファイルシステム

導入

パソコンで複数のアプリを同時に動かしても、お互いが干渉しないのはなぜでしょうか。その陰で黙々と働いているのがOS（オペレーティングシステム）です。OSが担う3つの主要機能を掘り下げて見ていきましょう。

くわしく知ろう

プロセス管理とは、実行中のプログラム（プロセス）にCPUの処理時間を割り当て、複数のプロセスを効率よく動かすための仕組みです。CPUは一度に1つの処理しかできませんが、OSが短い時間ごとに処理を切り替える「タイムシェアリング」によって、複数アプリが同時に動いているように見せています。この切り替えをスケジューリングと呼び、OSが自動で管理しています。

メモリ管理は、複数のプロセスが主記憶装置（RAM）を競合せずに使えるよう、メモリ領域を割り当てたり解放したりする機能です。プロセスごとに使えるメモリ領域を区切ることで、あるアプリのバグが別のアプリのメモリを破壊するのを防いでいます。また、物理メモリが不足したとき、補助記憶装置（HDDやSSD）の一部を仮想的にメモリとして使う仕組みを「仮想記憶（仮想メモリ）」と呼びます。

ファイルシステムは、データをファイルやフォルダ（ディレクトリ）という単位で管理する仕組みを指します。ディスク上のどこにデータが保存されているかを管理し、アプリやユーザーがデータを読み書きできるようにします。WindowsではNTFS、macOSではAPFS、Linuxではext4などのファイルシステムが広く使われています。

具体例

たとえばブラウザで動画を見ながら音楽を再生できるのはプロセス管理のおかげであり、大きなファイルを扱うときに動作が遅くなるのは仮想記憶が補助記憶装置を使い始めているサインかもしれません。写真やドキュメントをフォルダ分けして保存できるのはファイルシステムが機能しているためです。

まとめ・試験ポイント

• プロセス管理＝CPUの処理時間を各プロセスに割り当て（スケジューリング）
• メモリ管理＝プロセスごとにRAM領域を分離・割り当て、仮想記憶で不足を補う
• 仮想記憶（仮想メモリ）＝補助記憶装置をRAMの代わりに使う仕組み
• ファイルシステム＝ファイル・フォルダ単位でデータを管理する仕組み
• 試験では「仮想記憶の目的」「スケジューリングの役割」がよく問われる