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デジモノの仕組み OSとファームウェアとは [デジモノの仕組み]


 
こんばんは。
シリーズもだんだん盛り上がってきましたね。 
個人的にはこのへんの話大好きです。 
もう書いててとっても楽しい! 
実生活というか、パソコンなどを使うときに実際に役立つので、知っておいて損はないと思います。
記憶装置やら演算装置やらは、実際に知識として役に立つことは少ないですからね。
まあ、そのあたりの話題も大事なんですけど。
 
さあ、早速本題に入りましょう。
前回は、ハードウェアとソフトウェアの区別についていろいろと説明しました。
今回は、前回概要をお話ししたOS、そしてファームウェアについてです。
 
まず、ハードウェアとソフトウェアの間には何があるのかを考えましょう。 
 
たとえば、ソニーのパソコンがあるとしますね(もうなくなっちゃいましたが・・・)。
そして、前回同様、Aさんが電卓アプリをつくり、Bさんがソニー製パソコンでそのアプリを使うとしましょう。 
この場合、当然ハードウェアを作っているのはソニーです。 
しかし、ソフトウェア(電卓アプリ)を作っているのはAさんですね。
ソニーは、パソコンがどんなふうに作られているかを知っています。
しかし、AさんとBさんはそれを知りません。
Aさんはそのパソコンを持っているわけではないし、Bさんはただパソコンを買っただけだからです。
あなたは、あなたが持っているパソコンに、どんな信号を送ればどんなことができるのか知っていますか?
知るわけないですよね。 
さらに、あなたが使うソフトウェアがどんなふうに作られているのかも、知りません。 
Bさんは、実際にハードウェアやソフトウェアを使うわけですが、ハードウェアのこともソフトウェアのこともよく知りません。あなたのように。
今のパソコンの仕組みでは、こんな状況でも、ちゃんとソフトウェアが動いてくれるようになっているのです。
ではどうすればいいのでしょうか・・・?
 
まず。
この時点で、パソコンのハードウェアの構造を知っているのはソニーしかいません。
ソニーだけが、どのハードウェアにどんな信号を送ればいいのかを知っているのです。 
つまり、ハードウェアとソフトウェアをつなぐ第一歩となるものをつくれるのは、ソニーだけなんです。
このハードウェアとソフトウェアをつなぐ第一歩のことを、「BIOS(バイオス)」といいます。
BIOSは、Basic Input/Output Systemの略で、一番ハードウェアに近いソフトウェアです。
BIOSとはどんなものでしょうか。
  • 電源がつけられると同時に実行されるソフトウェアです。
  • OS(後述)の読み込みや起動を行い、OSが起動した後は使われません。
  • 専用の記憶装置が用意されており、そこに書き込まれています。
  • この記憶装置は、一部を除いて、読み取り専用となっています。
  • そのため、簡単に書き換えることができません。
こんな感じです。
BIOSの製作者は当然ソニーです。 
では、BIOSとソフトウェアは直接つながっているかというと、そういうわけでもありません。 
BIOSは、OS(後述)が起動するまでしか働かないからです。
ソフトウェアと直接つながっているのがOSです。 
ちなみに、BIOSのOSはOutput Systemですが、OSはOperating Systemです。どうでもいい 
OSをつくっているのは、ソニーではありません。
ソニーのパソコンには今のところWindowsというOSが搭載されています。
WindowsをつくったのはMicrosoftという会社です。
Microsoftは確かにソニーを知っているかもしれませんが、別に知らなくても構いません。
 
ソニー製パソコンのBIOSはソニーによって開発されているので、当然ソニー製のパソコンの中身のことはいろいろ知っています。
電源が投入されると、BIOSは眠っているOSを呼び出し、自分が知っているこのパソコンの情報をOSに教えてあげます。
「このパソコンはこんな信号を送ればこんなふうな動きをするよー」ということですね。
OSは全部を覚えて、そこでBIOSはまた眠りに入ります。
これで、OSは、ハードウェアに何をすればどうなるかを知ることができました。
 
OSのはたらきは、ハードウェアに指示を出すだけではありません。
さまざまなソフトの基本的な部分を決めておくことも、OSのしごとです。
たとえば、Windowsでは、「ウィンドウ」という仕組みがあり、ソフトはその上で動きます。
ウィンドウの右上にある×ボタンを押すと、ウィンドウが閉じてアプリは終了します。
そういう基本的な部分を決めておいたり、他にもいろんな仕事がありますが、現段階で説明した内容を使って話せるものはかなり限られています。
いずれ機会があったら話すかもしれませんね。 
 
Aさんのつくった電卓アプリは、OSの上で動きます。
AさんはMicrosoftとWindowsについていろいろ知っています。
なぜなら、MicrosoftはWindowsにどんな指示を送ればどんな動きをするのかを、インターネット上で公開しているからです。 
Aさんはそれを見ながらソフトを作ればいいのです。 
そして、Bさんがそのソフトを自分のパソコンに入れて、起動したとします。 
電卓アプリは、Windowsにいろんな指示をします。
このとき電卓アプリは、パソコンのハードウェアについて全部知らなくても、Windowsのことだけ知っていればよいのです。
ソフトから指示を受けたWindowsは、ハードウェアに指示をして実際にやらせます。
とは言っても、Windowsが動いているのも、演算装置というハードウェアの上なんですけどね。
この辺はちょっと不思議かもしれません。
 
これによって、ちゃんと電卓アプリが動いたのがお分かりでしょうか。
これはパソコンだけでなく、スマホやタブレットにも同じことがいえます。
Aさんのような立場の人や会社のことを、サードパーティーと呼びます。
サードパーティーは第三者という意味で、メーカー(ソニー)、ユーザー(Bさん)ではない人という意味です。
サードパーティーがたくさんいるほど、いろんなソフトウェアが開発されて、より便利になりますよね。
現在のパソコンのしくみでは、サードパーティーにハードウェアとかの具体的な知識があまりなくても、ソフトを開発できるようにすることで、ソフト開発の敷居を下げ、より便利にしようとされています。
 
補足ですが。
なぜBIOSとOSはいちいち分かれているのでしょうか?
BIOSとOSを一つにまとめた大きなソフトウェアを、ソニーが作った方がいいような気がしませんか?
理由はいくつかあります。順を追って説明します。
  1. つくるのが面倒 ソニーはOSを作るプロではないので、OSのプロであるMicrosoftにまかせた方がいいものができます。さらに、BIOSとOSをまとめたものは非常に大規模なソフトウェアとなります。先ほど述べた読み取り専用の記憶装置で大きいものをつくるのは、面倒臭いのです。
  2. 小分けにした方が便利 たとえば、OSに関する新しい技術が発表されたとか、より使いやすいデザインに変更したいとか、重大なソフトウェアのミスが発覚したとか、OSを変更する機会は結構頻繁にあります。しかし、BIOSを変更することはそうそうありません。ハードウェアはそんなにしょっちゅう変更するわけにいかないからです。そしたら、BIOSも一緒に入れなおすよりも、BIOSをそのままにOSだけ変更した方が便利ですよね。
  3. ユーザーによるミスを減らす あなたが「このパソコンのOSを変えよう!」と思い立ったとき、OSが変えられた方がいいですよね。しかし、BIOSも簡単に変更できては困ります。なぜなら、BIOSが変なふうに変更されてOSを立ち上げることができなくなったら、何もできなくなってしまうからです。そのためにBIOSは、変更するのが難しい別の場所に保管されているのです。
だいたいこんな感じです。
そして、OSやBIOSなどのハードウェアとソフトウェアの間に立つようなソフトウェアのことを「ファームウェア」と呼びます。 
ファーム、firmとは「堅い」という意味です。ハードとソフトの間のような感じですね。
ハードウェアからBIOS、OS、ソフトウェアと階層が上がるにしたがって、変更するのが簡単になっていきます。
ソフトウェアは簡単に入れたり消したりできますが、ハードウェアは分解しないと変えられないですよね。
ここでも、ファームウェアはハードとソフトの間くらいに位置しています。
 
 
はー書いた書いた。
今回は画像ゼロですね・・・。ごめんなさいm(_ _)m
来週は何を書くかちょっと迷い中です。あーシリーズ楽しい!
それでは。 
 

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