インターフェース通信 2021年2月号 <br>特集「作るOS・言語・コンパイラ低レイヤ入門」

インターフェース通信 2021年2月号
特集「作るOS・言語・コンパイラ低レイヤ入門」

■特集案内

　インターフェース2021年2月号の特集は「作るOS・言語・コンパイラ低レイヤ入門」となります．特集は，「低レイヤ入門」，「コンパイラ入門」，「Pythonでコンパイラ作り」，「OS入門」，「リアルタイムOS自作入門」，「仮想コンピュータ環境を提供するハイパーバイザ入門」，「Arm & RISC-Vアセンブリ言語入門」と7日間で低レイヤを学べる入門書となっています．また，低レイヤを体験するためにサポートページも用意しました（2020年12月25日より）．さらに「特設」では，小中学生にも興味を持ってもらえそうなScratch×AIのプログラミング事例を紹介します．

※画像をクリックしてください．さらに詳細なInterface2021年2月号の目次をご覧いただけます．

　IoTやクラウドが流行している現在，開発者の注目は洗練されたユーザ・インターフェースや最新のネットワーク技術を用いたアプリケーション開発に集まっています．しかし，アプリケーションの実行を支える基盤の部分はあって当たり前の空気のような存在であり，この空気の部分を開発したり，内部がどんな仕組みになっているかを正確に理解したいと思ってもなかなか手が回らない技術者も多いのではないでしょうか．

　普段我々が利用するソフトウェアには，ウェブ・ブラウザからゲームまで，さまざまなものがあります．一般に，ソフトウェアを作るには，プログラミング言語で記述されたソース・コードが必要になります．そしてソース・コードは変換作業を経て.exe拡張子に代表されるような実行可能形式として保存され，その後，アプリケーションなどとして実行されます．対してウェブ・ページで使用されるJavaScriptなどは，ソースコードのまま保存され，実行したいときになって初めて変換がなされます．

　コンパイラはアプリケーションの開発に不可欠なツールです．基本的にはどんなプログラムもコンパイラを使ってコンピュータで実行できる形に変換されています．Pythonのような一見インタープリタ型の言語であっても，実は内部で仮想マシンのコード（Pythonの場合はPythonバイト・コード）にコンパイルされ，実行されています．　本章ではコンパイラとはどういうものなのかの概要と，コンパイラをめぐる動向を紹介します．

　OSカーネルの基本機能として，タスク管理があります．特にマルチタスクによるCPU資源の割り当てはOSカーネルの機能の中核とも呼べる重要なものですが，理解が難しい部分もあるように思います．
　その大きな理由は，プログラム自身がプログラムを管理することにより，通常のアプリケーション・プログラムとは異なる考え方が必要なためと思います．

　ここでは，MiniOSの内部の仕組みと実装について，詳しく解説していきます．Cortex-M4搭載マイコンで動作するタスク・スケジューラ内部の仕組みについて，理解できることを目指します．

　現在，仮想化技術はコンピュータ技術の中でも特に重要なものとなっており，大きな位置を占めています．実際のところ，今となってはほとんどのプログラムは何らかの仮想化基盤の上で動いていて，そしてその仮想化も2 重，3 重にされていることが当り前になっており，そうしたことに気づかずに利用していることも多々あることでしょう．

　アセンブリ言語で実際のコンピュータ・ボードを動かしてみましょう．ここでは，ラズベリー・パイ4でAArch64とAArch32のプログラムを，HiFive1（SiFive社）でRISC-Vのプログラムを動かしてみます．もちろん，ベアメタル（OSなし）環境で，アセンブリ言語でプログラミングを行います．

　全国のプログラミング教室の一部を示します．無償のプログラミング教室はまだ少ないですが，有償のプログラミング教室は小学校でのプログラミング必修化の影響のせいか非常に増えています．

■次号予告

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■見逃しインターフェース

　インターフェース2020年9月号の特集は，「最新ラズパイ4のハード＆OS大研究」となります．ラズベリー・パイ4は，2019年11月に国内販売が開始され，2020年5月には，今までRaspbianという名前で提供されていた公式OSが，Raspberry Pi OSに変わりました．そこで，特集では，ラズベリー・パイ4のハードウェアとOSの解説だけでなく，CPUや画像処理，通信速度などの性能の実験を行います．さらに，特別企画では，3号連続で「ラズパイでPLC」を掲載します．

■Interface バックナンバー