パソコン以前・OSの誕生とその進化の軌跡 - - パソコン黎明期の記憶

　技術の世界は日進月歩ですが、その根底にある基本思想は驚くほど変わっていません。

　現代のクラウドシステムやPCのアーキテクチャを真に理解するためには、かつてメインフレームやミニコンの時代にOSがどうやって形作られたのか、そのルーツを知るのが一番の近道です。

　なぜマルチタスクが必要だったのか、どうして今のファイルシステムがあるのか。歴史の連続性を紐解くことで、普段見慣れたコードやシステムの裏側にある「本当の設計思想」が、驚くほどクリアに見えてくるはずです。

CPUの「あくび」を許さなかった男たち

　そもそも、OSという概念は最初から高尚なソフトウェアとして生まれたわけではありませんでした。その動機は極めて泥臭く、ビジネス的な視点、つまり「もったいない」という経営感覚から始まっています。

　1950年代前半、コンピュータは部屋を一つ占領するほどの巨体でありながら、OSを持っていませんでした。
　プログラムを動かすには、人間が配線盤のプラグを差し替えたり、パンチカードの束をセットしたりする必要があったのです。計算が終わると、マシンは完全にストップします。次のカードが入れられるまで、当時としては国家予算レベルで高額だったCPUが、何もせずに遊んでいる状態でした。

　この「CPUのあくび」に耐えかねたのが、現場の技術者たちです。
　1956年、ゼネラルモータースの研究部門などが共同で開発したGM-NAA I/Oというシステムが、世界初のOSとされています。

　やったことはシンプルでした。磁気テープに複数の計算ジョブをまとめて記録しておき、人間を介さずに連続で実行させる。これがバッチ処理の誕生です。

　OSとは、コンピュータの進化というよりは、人間の段取りの悪さを補うために生まれた事務処理の仕組みだったと言えます。

マルチプログラミングという大いなる錯覚

　1964年、IBMがSystem/360というメインフレームを発表したことで、歴史は大きく動きます。

　それまでマシンごとにバラバラだったハードウェアとOSを共通化するという、当時としては狂気じみた大博打でした。
　このOS/360の開発はあまりにも巨大化し、ソフトウェア工学の古典である『人月の神話』を生み出す原因にもなりました。

　ここで確立されたのが「マルチプログラミング」という技術です。

　技術的な本質を言えば、CPUは同時に一つのことしかできません。これは現代のCore i9やM5チップでも、基本のコアレベルでは同じです。では、なぜ複数のアプリが同時に動くのか。

　メインフレームの時代、CPUの処理速度に比べて、磁気テープやプリンタへのデータ読み書き（I/O）の速度は圧倒的に遅いものでした。

　タスクAがデータの読み込みを待っている間、CPUはただ待つしかない。それなら、その待ち時間を利用して、別のタスクBにCPUを貸し出してしまえばいい。

　これがマルチプログラミングの仕組みです。

　時間の断片を細かく切り刻み、複数のプログラムに交代で割り当てる。人間から見れば、あたかも同時に動いているように見えるという、壮大な手品のような設計でした。

　この「限られたリソースを限界まで使い回す」という思想こそが、現代のマルチタスクの骨組みそのものなのです。

屋根裏の反逆と、消えないVMSの遺伝子

　1960年代後半になると、計算機はメインフレームの巨体から、大学の研究室でも買える「ミニコン」へと小型化していきます。

　ここで生まれたのが、タイムシェアリングシステム（TSS）という魔法でした。
　1台のマシンを複数の端末で同時に使い、全員に「自分だけのコンピュータがある」と錯覚させる技術です。

　このミニコンの時代に、現代の二大巨頭のルーツが完成します。

　一つはUnixです。
　肥大化しすぎたメインフレーム向けのOS開発プロジェクトから外されたケン・トンプソンやデニス・リッチーらは、ベル研究所の片隅に転がっていた古いミニコン、PDP-7を見つけます。

　「自分たちが快適に遊べる、もっとシンプルで軽快なOSが欲しい」

という極めて個人的な動機から、彼らは勝手に新しいOSを組み上げました。

　これがUnixです。のちにC言語で書き直されたことで、ハードウェアの壁を越えて世界中に普及し、現在のMacやLinux、そしてAndroidやiOSの土台となりました。

　もう一つが、DEC社が1977年に放ったVMSというOSです。
　32ビットミニコンの傑作マシン用に作られたこのOSは、驚異的な堅牢性と、完璧な仮想メモリ管理システムを備えていました。

　このVMSの主設計者であった天才、デヴ・カトラーを、のちにマイクロソフトが引き抜きます。

　彼が新天地でゼロから設計したのが「Windows NT」というOSでした。当時、不安定だったWindows 95などとは全く異なる、業務用として耐えうる堅牢なOSの核です。

　そして現在、私たちが使っているWindows 11のベースにあるのは、まさにこのWindows NTカーネルなのです。

先祖返りを経て、歴史はデスクの上で合流する

　面白いことに、1970年代末に初期のパーソナルコンピュータ（パソコン）が登場したとき、OSの歴史は一度、原始的な姿へと「先祖返り」をしました。

　Apple IIや初期のIBM PCで動いていたOS（CP/MやMS-DOS）は、マルチタスクもできなければ、ユーザー管理もできない、1950年代のようなシングルタスクの構造でした。
　初期のマイクロプロセッサには、高度なOSを動かすだけのパワーがなかったからです。

　しかし、ハードウェアが進化するにつれ、パソコンのOSは、かつてメインフレームやミニコンが数十年の苦闘の末にたどり着いた道を、猛烈なスピードで追体験することになります。

　今、私たちが何気なく開くWindowsのタスクマネージャーの裏では、VMSから受け継がれた堅牢なスケジューラーがミリ秒単位でタスクを裁いています。
　Macのターミナルを叩けば、そこには半世紀前のベル研究所の屋根裏部屋で生まれたUnixのコマンドがそのまま息づいています。

　部屋を占領していた巨大な怪物たちの遺伝子は、決して途絶えていません。技術の連続性という長い川の流れの果てに、それらは今、私たちのデスクの上、そしてポケットの中で、静かに、しかし力強く駆動しているのです。

【徒然メモ】初期のOSの歴史

1. 【前史】OS前夜：剥き出しのハードウェアと戦った時代

パソコン（個人用）はおろか、「OS」という概念すらなく、人間がコンピュータの都合に完全に合わせていた時代です。

　1.1 プログラム手入力の時代（1940〜50年代前半）

　　 ENIACなどに代表される初期の計算機。OSはなく、配線盤のプラグを差し替えたり、スイッチを直接操作して動かしていた。

　　・ビジネスの視点
　　　1回の計算のために数日かけて配線を変えていた。

　　・技術者の視点
　　　CPUやメモリ（当時は真空管や磁気コア）の動作そのものがプログラムであり、ハードとソフトが未分化だった。

　1.2 パンチカードと手作業のブート（1950年代）

　　プログラムを紙のカードに穴を開けて入力。次の人のためにメモリをクリアする作業も人間が行っていた。

2. 【メインフレームのOS】「効率の追求」とビジネス計算の誕生

　企業や国家の膨大な計算を処理するため、高価な大型計算機（メインフレーム）の「無駄な時間」を極限まで減らす目的でOSが誕生します。

　2.1 バッチ処理の誕生（1950年代後半）

　　・OS：GM-NAA I/O（世界初のOS）

　　・特徴：人間がカードを入れ替える待ち時間を無くすため、磁気テープに複数の処理（ジョブ）をまとめて連続実行。

　　・メモ：OSの祖先は、コンピュータではなく『人間の段取りの悪さ』を解決するために生まれた。

　2.2 マルチプログラミングと標準化（1960年代）

　　・OS：OS/360（IBM）

　　・特徴：CPUがデータ読み込みを待っている間に別の計算をさせる。異なるハードでも同じOSが動くファミリー思想の誕生。

　　・技術者の視点
　　　「人月の神話」を生んだ巨大ソフトウェア開発の苦悩と、現在の互換性ビジネスの原点。

3. 【ミニコンのOS】「対話」の誕生と個人（パーソナル）への接近

　大学の研究室や部門単位で買えるサイズと価格の「ミニコン」が登場し、計算機は「管理者に預けるもの」から「その場で使うもの」へと変化します。

　3.1 タイムシェアリングシステム（TSS）の衝撃（1960年代）

　　・OS：CTSS、Multics

　　・特徴：1台の計算機を複数の端末で同時に使い、あたかも「自分専用のコンピュータ」であるかのように錯覚させる技術。

　　・ビジネスの視点
　　　今のクラウドやPCの「画面に向かってキーボードを叩く」スタイルの原型がここにある。

　3.2 シンプル思想と移植性の革命（1970年代）

　　・OS：Unix（DEC PDP-7/11上で誕生）

　　・特徴：メインフレーム系OSの肥大化への反省から、シンプル・軽量に設計。C言語で書かれたため、ハードを問わず移植可能に。

　　・メモ：会社の屋根裏の「使われていないミニコン」から、のちのインターネットやスマホ（iOS/Android）の土台となるUnixが生まれた。

3.3 堅牢性とアーキテクチャの完成（1970年代後半）

　　・OS：VMS（DEC VAX-11用）

　　・特徴：強力な仮想メモリと安定性。この設計思想がのちにWindows NT（現在のWindows 10/11の核）へ繋がる。

4. 【パソコンへの架け橋】巨大システムからデスクの上へ

　メインフレームやミニコンで培われたOSの技術が、個人のマイクロコンピュータ（パソコン）へとダウンサイジングされていった。

　4.1 技術の継承と省略

　　メインフレームやミニコンが「マルチタスク（複数同時処理）」や「ユーザー管理」を洗練させていったのに対し、初期のパソコンOS（CP/Mや初期のMS-DOS）は、ハードの制約からあえて「シングルタスク」「ユーザー管理なし」の単純な構造に先祖返りしてスタートした。

関連記事

・電卓と計算機の歴史と技術的進化

書籍の紹介

・人月の神話
・フレデリック・P・ブルックス，Jr. (著), 滝沢徹 (著), 牧野祐子 (著), 富澤昇 (著)  形式: Kindle版
・出版社 ‏ : ‎ 丸善出版
・発売日 ‏ : ‎ 2014/4/20
・大規模開発プロジェクトにおけるソフトウェア工学の古典として読み継がれている名著。
　「遅れているソフトウェアプロジェクトへの要員追加は、さらにプロジェクトを遅らせるだけだ」というブルックスの法則は名高い。開発において「人員×月日」というスケジュール見積もりを適用する問題点を指摘する。
（ ※ 書籍の解説等は原則としてリンク先（Amazon）における解説をベースに記載しています。詳細内容はリンク先を参照願います。）

*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-

・僕らのパソコン 30年史　ニッポン パソコンクロニクル Kindle版
　SE編集部　編集
　翔泳社（2012/12/20）
　写真で振り返る、ニッポンのパソコン歴史教科書。30年以上を通して変化したパソコンを2部構成で、写真を多用し世相にも触れながら、時間の流れの中で大きな変化をわかりやすく解説。第1部を年代ごとのトピックの解説にあて、当時の開発者や関係者への「証言（ターニングポイント）」を盛り込み、開発秘話などを明らかにしている。第2部では、PCアーキテクチャなどをテーマごとにまとめている。
（ ※ 書籍の解説等は原則としてリンク先（Amazon）における解説をベースに記載しています。詳細内容はリンク先を参照願います。）

*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-