システムソフトウェア

システムソフトウェアとは

システムソフトウェアとは、電子機器、特にコンピュータの基本的な制御や管理を行うためのソフトウェアです。ハードウェアの管理や制御など、システム全体を動かす上で不可欠な役割を担い、システムプログラムとも呼ばれます。このシステムソフトウェアと対比されるのが、特定の目的のために使用されるアプリケーション[[ソフトウェア]]です。

システムソフトウェアの範囲は時代や機器によって異なり、明確な境界線はありません。一般的には、ファームウェア、オペレーティングシステム（OS）、ミドルウェアなどが含まれます。デバイスドライバやプログラミング言語の処理系（コンパイラやインタプリタ）もシステムソフトウェアとして分類されることがあります。

システムソフトウェアの概要

システムソフトウェアは、アプリケーション[[ソフトウェア]]が動作するための基盤となるソフトウェアであり、ハードウェアに近い部分で動作します。初期のコンピュータや組み込み機器では、アプリケーション[[ソフトウェア]]とシステムソフトウェアの区別が明確ではありませんでした。しかし、オペレーティングシステムの登場により、UIやマルチタスクなどの機能がシステムソフトウェアの領域として確立されていきました。

現在のオペレーティングシステムでは、ゲームなどのアプリケーションが付属していることがありますが、技術的にはアプリケーション[[ソフトウェア]]として扱われます。狭義には、オペレーティングシステムのカーネルがシステムプログラムとされますが、ユーザーインターフェースやネットワーク機能も含まれる場合があります。また、ハードウェアドライバも、オペレーティングシステムやハードウェア、アプリケーション[[ソフトウェア]]に付属する場合があり、その境界は曖昧です。

ミドルウェアが存在する場合も同様です。オペレーティングシステムからはアプリケーション[[ソフトウェア]]と見なされますが、ミドルウェア上で動作するアプリケーションからはシステムソフトウェアと見なされます。ユーティリティソフトウェアも、オペレーティングシステムから見ればアプリケーション[[ソフトウェア]]ですが、ユーザーにとってはシステム制御に関わるツールとして認識されることがあります。

Microsoftの独占禁止法訴訟では、ウェブブラウザがオペレーティングシステムの一部かどうかが議論されました。この事例からも、システムソフトウェアの境界が曖昧であることがわかります。

システムプログラミング

システムプログラミングは、システムソフトウェアを開発する行為を指します。アプリケーションプログラミングとの違いは、ハードウェアとの関わりが深い点です。システムプログラマは、ハードウェアの特性を理解した上で、効率的なコードを作成する必要があります。

システムプログラミングの特徴

システムプログラミングでよく使用されるプログラミング言語（システムプログラミング言語）には、以下のような特徴があります。

計算資源に制限のある環境で動作可能
効率が良く、実行時のオーバーヘッドが小さい
ランタイムライブラリが非常に小さいか、全く存在しない
メモリアクセスや制御構造を直接制御できる
* プログラムの一部を直接アセンブリ言語で記述できる

システムプログラミングは、デバッガが利用できないなど、デバッグが困難な場合があります。そのため、エミュレータ上でのデバッグが行われることもあります。

システムプログラミングはアプリケーションプログラミングとは大きく異なるため、プログラマはそれぞれの分野に特化する傾向があります。高い実行効率が求められるため、プログラマにはアルゴリズムとデータ構造に関する深い知識が必要とされます。一方で、リソースの制約により高度なアルゴリズムやデータ構造が利用できない場合もあります。

システムプログラミングにおける制約

システムプログラミングでは、ガベージコレクションが利用できない、デバッグが困難、ランタイムライブラリが貧弱でエラーチェックが少ないなど、様々な制約があります。そのため、モニタリングやデータロギングといった技術が活用されます。

かつては、システムプログラマはアセンブリ言語を使用するのが一般的でしたが、高水準言語（ALGOL、PL/I|PL_I、BLISS、BCPL、C言語など）も利用されるようになりました。21世紀に入り、セキュリティの重要性が高まるにつれて、より安全なプログラミング言語でシステムソフトウェアを開発する研究も進められています。

システムプログラミングの応用

オペレーティングシステムやネットワーク関連の実装など、システムプログラミングは多くの分野で必要とされます。仮想記憶の実装やデバイスドライバの開発などがその例です。また、近年ではシステムコールを利用するプログラムの作成もシステムプログラミングとして認識されるようになっています。

まとめ

システムソフトウェアは、コンピュータの動作基盤を支える重要な存在です。システムプログラミングは、そのシステムソフトウェアを開発するための専門的な技術です。これらの技術を理解することで、より高度なシステム開発が可能になります。

もう一度検索