ノンプリエンプティブマルチタスク：懐かしのパソコン動作方式

ノンプリエンプティブマルチタスク：懐かしのパソコン動作方式

複数のソフトを同時実行？

– 複数のソフトを同時実行？

皆さんは、パソコンで仕事や趣味をするとき、複数のアプリケーションソフトを同時に使いたいと思ったことはありませんか？例えば、文章を書きながらインターネットで情報を調べたり、音楽を聴きながらプレゼンテーション資料を作成したり。こうした複数の作業を同時に行うことを可能にするのが「マルチタスク」という技術です。

今では、マルチタスクはパソコンにとって当たり前の機能となっていますが、初期のパソコンでは、一度に一つのソフトしか実行できませんでした。そこから技術が進歩し、様々な方法でマルチタスクを実現するようになりました。

今回は、初期のパソコンで採用されていた「ノンプリエンプティブマルチタスク」という方式について解説します。この方式では、実行中のソフト自身が、他のソフトに処理を交代するタイミングを決めなければなりませんでした。しかし、この方法には、あるソフトが処理を譲らず、他のソフトが実行できない状態になってしまうという欠点がありました。

このように、初期のマルチタスクは、現在のようにスムーズな動作を実現するまでには、様々な試行錯誤が繰り返されてきたのです。

譲り合いの精神

– 譲り合いの精神コンピューターの世界でも、人間社会と同じように「譲り合い」の精神が大切になることがあります。その一つが、「ノンプリエンプティブマルチタスク」という方式です。これは、複数のアプリケーションソフトがお互いに譲り合いながら、一つのCPUという資源を共有して動作する仕組みです。例えるなら、大きなケーキをみんなで仲良く分け合うようなものです。この場合、CPUはケーキを切り分けるための「ケーキサーバー」に当たります。そして、それぞれのアプリケーションソフトは、順番にこのケーキサーバーを使って、自分の必要な部分を切り取っていきます。重要な点は、各アプリケーションソフトがケーキサーバーを使える時間は決められており、自分の処理が終わらなくても時間になれば、他のソフトにケーキサーバーを譲らなければならないということです。 つまり、自分の作業が途中でも、順番が来たらケーキサーバーを一旦置き、他の人の作業が完了するまで待つ必要があるのです。このように、ノンプリエンプティブマルチタスクは、各アプリケーションソフトが決められた時間内でCPUを利用し、時間になったら他のソフトにCPUを明け渡すという「譲り合い」によって成り立っています。 このような仕組みから、「協調的マルチタスク」とも呼ばれます。

メリットとデメリット

– メリットとデメリット

コンピューターの処理能力が限られていた時代において、ノンプリエンプティブマルチタスクは、そのシンプルな構造ゆえに、貴重なコンピューター資源を効率的に活用できる画期的な技術でした。プログラムの切り替えをオペレーティングシステム側で制御する必要がないため、システム全体にかかる負担が少なく、限られたリソースでも比較的円滑に複数のプログラムを同時実行することが可能だったのです。これは、当時のコンピューターにとって大きなメリットでした。

しかし、ノンプリエンプティブマルチタスクには、その仕組み上、避けることのできない欠点も存在していました。プログラム側でCPUの使用時間を適切に管理する必要があるため、もしも、あるプログラムがCPUを長時間占有してしまうようなことがあれば、他のプログラムは処理待ちの状態となり、システム全体の応答速度が極端に低下してしまう可能性がありました。最悪の場合、システム全体が応答不能に陥り、いわゆるフリーズ状態になってしまうことも少なくありませんでした。これは、安定した動作が求められるシステムにおいては、看過できない大きな問題でした。

進化の歴史

コンピューターの世界において、複数の作業を同時に行う「マルチタスク」は、その進化とともに大きく発展してきました。初期のコンピューターでは、一つのプログラムが終了するまで次のプログラムを実行できませんでした。しかし、技術の進歩により、複数のプログラムを短い時間で切り替えながら実行することで、見かけ上同時に処理しているように見せる「マルチタスク」が可能になりました。

当初は、実行中のプログラム自身が処理時間を制御する「協調型マルチタスク」が主流でした。しかし、これは一つのプログラムが処理時間を使いすぎると、他のプログラムの実行が遅延するという問題を抱えていました。

その後、技術の進化とともに、コンピューターの中枢を担うCPUの使用時間を、OSと呼ばれる基本ソフトが強制的に制御することで、より安定したマルチタスクを実現する「プリエンプティブマルチタスク」が登場しました。Windows 95以降やMacOSは、このプリエンプティブマルチタスクを採用しており、現在のパソコンでは主流となっています。これにより、特定のプログラムが処理時間を独占することなく、複数のプログラムをスムーズに動作させることが可能になりました。