ソフトウェアの分類と階層構造

メールを1通書くだけでも、裏では膨大な命令が動いている

動画は、こんな想像から始まります。短いメールを1通書こうとして、キーボードを1つ叩く前に、画面のピクセル1つ1つに「この色で光れ」と直接命令しなければならないとしたら？　さらに、ハードディスクの円盤を回すモーターに「この速度で回れ」と毎回指示しなければならないとしたら？　考えただけで気が遠くなります。

私たちがそんな苦労をせずに済むのは、ソフトウェアのおかげです。動画はソフトウェアを、一言で「コンピューターを動かすための命令をまとめたもの」と説明します。そして、ソフトウェアの種類をバラバラのリストとして暗記するのは非効率で、どの階層で、どんな役割を果たしているかという全体像で覚えるのがコツだ、と続けます。

まずは2大分類：応用ソフトウェアとシステムソフトウェア

動画では、ソフトウェアはその役割から大きく2つに分けられます。1つ目は、利用者の目的に合わせた特定の機能を提供する応用ソフトウェア（アプリケーションソフトウェア）です。2つ目は、コンピューター自体を動かすために必要なシステムソフトウェアです。

聞き手は、これを会社にたとえます。直接お客さんの課題を解決したり、ものづくりをしたりする事業部が応用ソフトウェア。会社という組織そのものを維持して機能させる総務やインフラ部門がシステムソフトウェア、という関係です。

（補足：JIS X 0001:1994「情報処理用語―基本用語」では、応用ソフトウェアを「ある適用業務問題の解決に特有のソフトウェア」と定義し、例に表計算プログラムを挙げています。確認できたのは1994年版です。同じ規格には「支援ソフトウェア」という項もあり、例にコンパイラとデータベース管理システムが挙がります。動画の「ミドルウェア」「言語プロセッサ」とは分け方の切り口が違うので、別の資料を読むときは用語の定義を確かめましょう。）

応用ソフトウェアは「個別」と「共通」に分かれる

動画は、応用ソフトウェアをさらに2つに分けます。個別応用ソフトウェアは、在庫管理システムや給与計算ソフトのように、個別の特定の用途のために使われるものです。特定の業務の課題を解決するためだけに作られているので、給与計算ソフトで文章を書くことはできません。

もう1つの共通応用ソフトウェアは、文書作成ソフト、表計算ソフト、プレゼンテーションソフトのように、さまざまな目的・さまざまな業務に使えるものです。動画は、ウェブサイト制作ソフトや、画像・動画を編集するオーサリングツールも、ここに含まれると説明します。

（補足：「個別応用」「共通応用」という呼び方や、オーサリングツールを共通応用に入れる扱いは、今回確認した公的資料には出てきませんでした。この回では動画の分け方として覚えてください。）

アプリは、下の階層の力を借りて動いている

動画で聞き手が「面白い」と感じたのは、個別応用ソフトの説明に「OSやミドルウェアの機能を呼び出しながら処理を行う」という点が含まれていることです。アプリケーションは、画面に文字を表示したりデータを保存したりするときに、自分で0から処理しているわけではありません。すべて、下で支えているシステムソフトウェアの力を借りています。

聞き手は「会社の事業部が、総務に備品の発注をお願いするような連携ですね」とまとめ、講師も、この連携こそが階層構造の核心部分だと答えます。ここから、お願いを受け取る側、つまりシステムソフトウェアの中身へ降りていきます。

ミドルウェア：OSとアプリの「中間」にいる専門部署

システムソフトウェアは、さらにミドルウェアとOSに分けられます。動画によると、ミドルウェアは名前のとおりOSとアプリケーションソフトウェアの中間に位置し、データベース管理のように、OSにはない特定の機能について、アプリケーションを動かすための基本処理を行います。

これは動画の説明で、ミドルウェアが置かれている理由を「OSを身軽にするための役割分担」とみなしています。（補足：IPAの基本情報技術者試験のシラバスVer.9.2は、ミドルウェアを「OSとアプリケーションソフトウェアの中間に位置する」ものとし、用語例にDBMS、通信管理システム、TPモニターなどを挙げています。一方、名古屋大学の講義スライドは、ミドルウェアを応用ソフトウェア側にまとめる分け方をしています。ミドルウェアの位置づけは資料により異なります。この回では動画に合わせて、システムソフトウェアの一部として覚えます。）

OSには広義と狭義がある

ミドルウェアのさらに下が、コンピューターの最も大きな土台であるOS（オペレーティングシステム）です。動画では、OSは「コンピューター全体を管理・制御し、人が使えるようにするためのソフトウェア」と説明されます。ここで重要になるのが、広義のOSと狭義のOSという2つの範囲を分けて考えることです。

狭義のOSは、私たちが日常的にいちばんよく知っているものです。PC向けのWindows、macOS、Linux、モバイル端末向けのiOS、Androidなどで、デバイスを買ったときから入っていて、画面表示やタッチ・クリック操作を可能にしているベースの部分です。広義のOSは、この狭義のOSに加えて、言語プロセッサやサービスプログラムなどを含めた範囲を指します。

（補足：「狭義のOS」の範囲は資料により異なります。動画は狭義のOSをWindowsなどの製品として説明しますが、名古屋大学の講義スライドは「狭義にはカーネルのみをOSとする（例：Linuxカーネル）」と書き、言語プロセッサも基本ソフトウェアに含めることがある、と添えています。問題文で用語の範囲が示されているときは、その範囲に従ってください。）

なぜ「翻訳」までOSの仲間なのか：言語プロセッサ

言語プロセッサは、人が分かる言葉で書いたプログラムのソースコードを、コンピューターが分かる言葉に変換するもので、動画はコンパイラやインタプリタを例に挙げます。

（補足：IPAの基本情報技術者試験のシラバスVer.9.2は、「OSの機能と構成」の項目にカーネルと言語プロセッサを並べ、用語例にコンパイラ、サービスプログラム、ミドルウェアなどを挙げています。言語プロセッサやサービスプログラムをOSの話題として扱う点は、動画の整理と同じ方向です。）

見た目に騙されるな：サービスプログラム（ユーティリティ）

サービスプログラム（別名ユーティリティ）は、ディスク最適化ソフト、アーカイブソフト、データ復旧ソフトのように、OSの機能を補うためのソフトウェアです。ここで聞き手が、自分の体験を話します。間違えて消した写真を取り戻すために、データ復旧ソフトを別に買ったことがある。自分が目的を持って使ったのだから、アプリケーションではないのか、という疑問です。

（補足：サービスプログラムとユーティリティをどちらの側に置くかは、資料により異なります。名古屋大学の講義スライドは、基本ソフトウェアの中に「システムサービスプログラム／ライブラリ」を置く一方、応用ソフトウェアの中に「ユーティリティ系アプリケーション」も置いています。データ復旧ソフトなどを広義のOSの一部とする扱いは、今回確認した公的資料には出てきません。動画の考え方として覚えてください。）

最深部のカーネルと、国にたとえた全体像

階層構造のいちばん深い場所にあるのがカーネルです。OSの中核を担い、ソフトウェアとハードウェアの橋渡しを行うソフトウェアです。聞き手は、ここまでの話を、広義のOSを巨大な国にたとえて整理します。

広義のOSの部分	国でいうと	動画の説明
広義のOS全体	国を動かす政府機関	コンピューター全体を管理・制御する
言語プロセッサ	機械と人間をつなぐ通訳局	プログラムを機械の言葉へ変換する
ユーティリティ	インフラのメンテナンス部隊	OSの機能を補う
カーネル	国の根幹をなす憲法、中枢部	最も奥底でハードウェアへ橋渡しする

講師は、カーネルは物理的なハードウェアに直接触れて橋渡しを行うことができる唯一無二の存在だ、と強調します。（補足：「唯一」は強い言い方です。名古屋大学の講義スライドは、下位の機能は基本的にライブラリを通して使うとしたうえで、「やる気と特権があるならば、直接ハードウェアも叩ける」と添えています。また、IPAのシラバスは、シェルが利用者の指示を受けてカーネルの機能を呼び出す役割をもつ、と説明しています。この回では、カーネルがOSの中核として、アプリ側からハードウェアへ橋渡しをする部分、と覚えれば十分です。）

階層構造を1本の流れで描いてみる

動画は最後に、アプリケーションが利用者から注文を受け、ミドルウェアが効率的に指示を整理し、OSが全体を管理・制御し、カーネルが物理的なハードウェアへ橋渡しを行う、という流れをまとめます。私たちがスマートフォンをタップした一瞬のうちに、この連携が裏側で行われています。

次の表は、この回の分類を使った仕分けの練習です（自作の設例で、動画の例ではありません。分類は動画の枠組みに当てはめたものです）。

ソフトウェア	仕分け	理由
給与計算ソフト	個別応用	給与明細という決まった結果しか出ない
文書作成ソフト	共通応用	何を書くかは使う人しだい
データベース管理システム	ミドルウェア	多くのアプリが使う高度な機能
コンパイラ	言語プロセッサ（広義のOS）	ソースコードを機械の言葉へ変換する
ディスク最適化ソフト	サービスプログラム（広義のOS）	コンピューター自身の面倒を見る
Windows	狭義のOS	コンピューター全体を管理・制御する

動画の宿題：ハードウェアが進化したら、階層はどうなる？

動画は最後に、考えてほしい問いを残します。ハードウェアの性能は日々進化しています。もし、ハードウェア自身が、いまOSやミドルウェアが担っている役割の一部を直接処理できるようになったら、この階層構造はどう変わるでしょうか。動画はこれに答えを出さず、身の回りのテクノロジーを見ながら想像してほしい、と締めくくります。

まとめ