メディア解説

OSとファイルシステムの関係

OSとは

Operating Systemを省略した呼称で、Windows、Mac OS、Linux、UNIX、などが知られているが、本来はユーザの要求にしたがってパソコンの入出力装置(キーボードやマウス、モニタやプリンタ)、内部記憶装置(メインメモリ)、外部(補助)記憶装置(ディスク装置、HDD等)などのハードウェアを合理的・機能的に動作させる調整・管理などのパソコンの動作の管制塔的な役目を持ち、パソコンの電源ONによって起動され、ユーザの終了指示によって電源OFFになるまで動作を続ける、パソコンの基本的なソフトウェアであって、入出力装置などを動作させるデバイスドライバーや、アプリケーションとキーボードや外部記憶装置などのハードウェアを結びつけるカーネルなどがその本体で、付属しているインタネット閲覧ソフトであるブラウザや、アクセサリーに含まれるテキストエディタや画像加工ソフトなどは、アプリケーションソフトに含まれる種類のソフトウェアであって、本来的はOSの範囲に含まれるものではない。

実際にユーザが使用するアプリケーションソフトは、OSに準備されている機能を利用して動作するように開発されているので、そのOSが動作するコンピュータであれば、他のコンピュータ全てで利用が可能になっているのも、アプリケーションソフトのプラットホームとしてOSが存在していることによる。

ファイルシステムとは

Windows系に使われている“FAT”、“NTFS”、Mac OS系の“HFS”、UNIX、Linux系の“EXT”、“XFS”などの名前が知られているが、本来はデータベースなどに使われているデータの管理方法も“データベースファイルシステム”と呼ばれ“ファイルシステム”に含まれる。しかしながら、特に外部記憶装置に用いられているFAT、NTFS、などの名前で知られている“ディスクファイルシステム”を、“ファイルシステム”と呼ぶことが一般的なので、ここでもディスクファイルシステムについて説明する。

“ディスクファイルシステム”は、HDDなどのディスク装置上で、実際に情報が書き込まれる物理的な“セクタ”と呼ばれる情報の単位を、効率よく使用できるように管理するための手段であり、マイクロソフトのWindows以前のOSである、MS-DOS(Micro Soft Disk Operation System)のファイルシステムが“FAT”の名称で呼ばれているのも、ファイルの管理方法として、File Allocation Table(ファイル配置一覧表)と呼ばれる管理データを、ディスク上の特定された場所に持つことによる。WindowsなどのOSをパソコン上で動作させるために、インストールと呼ばれる作業を行うのは、インストール先のディスク装置の“ファイルシステム”がOSの要求と一致していることを確認し、OSのシステムファイルを効率よく管理・動作させるために階層化を行い、正しく動作させるためのフォルダ(ディレクトリ)に収納することも目的になっている。このようにOSとファイルシステムは切り離すことの出来ない関係にある。

ファイルシステムの構造

基本的なファイルシステムは、ピラミッドのような階層構造になっているのが一般的で、Windows系ではMBRと呼ばれるディスク全体をどのように扱っているかを記録している情報(区画構造情報)と、ファイルの名称やディスク上の存在場所を記録しているFATやMFTなどと呼ばれる情報(ファイル構造情報)が目次や索引的な役割を果たし、データ領域にある個別の情報である“データファイル”を管理している。その他のMacやUNIX系のファイルシステムにおいても、名称は異なるが、同様の“区画構造情報”や“ファイル構造情報”を利用したファイルの管理が行われている。

Windows系OSでは、FAT、FAT32、NTFSといったファイルシステムが用いられ、Macintosh系OSでは、HFSが、Linux系OSでは、ext2、ext3などが用いられてきた。これらは、いずれも、記憶装置として、磁気ディスク装置(HDD)を想定しており、セクタとよばれる物理レベルのデータの固まりを、如何に効率よく、かつ、使いやすくするかという工夫をしている。なお、CD-ROMやDVD-ROMなどの光ディスク系のメディアでは、ISO 9660などの規格で規定されたCD-ROMファイルシステムが利用されている。磁気ディスクが、書き込みが可能なメディアであるのに対して、光ディスクは、書き込みが不能で、読み出しのみが可能とされているため、ファイルシステムの内部構造は、書き換わることが無い前提で、ファイルアクセスが高速に出来ることを優先した仕組みになっている。