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｜はじめに
コンピュータシステムの処理形態とは、コンピュータがデータやプログラムをどのように処理するかという方法のことです。コンピュータシステムの処理形態には、主にバッチ処理、オンライン処理、リアルタイム処理の3種類があります。
ここでは、コンピュータシステムの処理形態について解説します。
１．システムの処理形態
処理形態とは、文書やデータなどの情報を処理する際に用いる方法や手順のことで、紙媒体や電子媒体などの物理的な形態と、印刷や保存、送信などの操作的な形態があります。処理形態は、情報の特性や目的に応じて適切に選択する必要があります。
・情報の品質を向上させる。
※電子媒体で処理することで、情報の正確性や迅速性を高めることができる。
・情報の利用効率を高める。
※印刷や保存で処理することで、情報の永続性や可搬性を確保することができる。
・情報のセキュリティを強化する。
※送信や暗号化で処理することで、情報の秘匿性や完全性を保護することができる。
①処理形態の分類方法
処理形態の分類方法は、文書やデータの物理的な形態と操作的な形態の組み合わせによって行うことができる。例えば、紙媒体に印刷された文書は「紙印刷型」、電子媒体に入力されたデータは「電子入力型」というように分類することができる。
２．集中処理とは
集中処理とは、一定の時間や場所で蓄積されたデータや処理をまとめて実行することで、銀行の振込や給与計算などは、一日の終わりにまとめて処理されることが多いです。集中処理の利点は、処理の効率化やコスト削減、データの一貫性の確保などが挙げられます。一方、集中処理の欠点は、リアルタイム性や柔軟性が低いこと、障害時の影響が大きいことなどがあります。
①バッチ処理
バッチ処理とは、一定の時間や条件に応じて、複数の処理をまとめて実行することです。
【バッチ処理の特徴】
・バッチ処理は、ユーザーの介入を必要としない自動化された処理です。
・バッチ処理は、大量のデータを効率的に処理できます。
・バッチ処理は、データベースやファイルなどの入力データを一括で読み込み、一括で出力し、入出力の回数やオーバーヘッドを減らすことができます。
・バッチ処理は、システムの負荷を分散できます。
・バッチ処理では、システムの空いている時間帯や低負荷の時間帯に処理を行うことができます。
【バッチ処理のメリットとデメリット】
＞バッチ処理のメリット
・バッチ処理では、処理を一括して行うため、システムの負荷を分散させることができます。
・バッチ処理では、人間の介入を最小限に抑えることができます。
・バッチ処理では、大量のデータを効率的に処理することができます。
＞パッチ処理のデメリット
・バッチ処理では、処理の結果が即時に反映されない場合があります。
・バッチ処理では、処理の進捗や状況を把握しにくい場合があります。
・バッチ処理では、処理の内容や順序を事前に決める必要があります。
②オンライン処理
オンライン処理とは、コンピュータシステムが入力されたデータを即時に処理し、結果を返すことを言います。オンライン処理は、銀行や航空会社などの業務システムや、インターネットやスマートフォンなどのネットワークサービスに広く利用されています。オンライン処理は、高速で正確なデータ処理を実現する一方で、システムの安定性やセキュリティにも高い要求がされます。
【オンライン処理の特徴】
・データの入力と出力がリアルタイムに行われる
・データの更新や反映が即座に行われる
・データの整合性や一貫性が保たれる
・ユーザーとの対話が可能である
【オンライン処理のメリットとデメリット】
＞オンライン処理のメリット
・時間や場所に関係なく、必要な情報にアクセスできる。
・処理速度が速く、効率的に作業できる。
・ペーパーレス化により、コストや環境負荷を削減できる。
＞オンライン処理のデメリット
・セキュリティやプライバシーの問題が発生する可能性がある。
・システムの障害やネットワークの不安定さにより、処理が中断されるリスクがある。
・人間の判断や感覚が失われる恐れがある。
③リアルタイム制御処理
リアルタイム処理とは、入力されたデータや信号を、その場で即座に処理することを指します。リアルタイム処理では、処理の結果が入力のタイミングに依存しないことが重要です。
リアルタイム処理には、ハードリアルタイムとソフトリアルタイムの2種類があります。ハードリアルタイムは、厳密な時間制約を満たす必要がある処理で、遅延やエラーが許されません。ソフトリアルタイムは、ある程度の遅延やエラーが許容される処理で、品質や効率が重視されます。
【リアルタイム処理の特徴】
・高速性：入力から出力までの時間が短く、人間の感覚に適合するレベルで処理が行われます。
・正確性：入力されたデータに対して正しい結果を出力します。誤差や遅延は許されません。
・信頼性：障害や故障に対しても処理を継続できるように、冗長性や回復性を備えています。
・対話性：入力と出力が相互に影響し合うように、ユーザーとの対話が可能です。
【リアルタイム処理のメリットとデメリット】
＞リアルタイム処理のメリット
・処理結果がすぐに反映されるため、最新の情報を得ることができる。
・時間的な制約がある場合に、遅延やエラーを防ぐことができる。
・データの整合性や信頼性を高めることができる。
＞リアルタイム処理のデメリット
・処理速度や性能に高い要求があるため、コストやリソースがかかる。
・処理中に障害や異常が発生した場合に、対応や回復が困難になる。
・処理内容や仕様の変更に柔軟に対応できない場合がある。
④トランザクション処理
トランザクション処理とは、データベースやコンピュータシステムで、一連の操作をひとまとまりの処理として扱うことです。
トランザクション処理には、ACIDと呼ばれる4つの特性があります。それは、原子性（Atomicity）、一貫性（Consistency）、隔離性（Isolation）、耐久性（Durability）です。これらの特性により、トランザクション処理は、データの整合性や信頼性を高めることができます。
⑤対話型処理
対話型処理とは、コンピュータと人間が対話するように情報をやりとりする処理のことです。
対話型処理では、コンピュータが人間の入力に応じて適切な出力を返すことで、人間の要求や意図を理解しようとします。対話型処理の例としては、チャットボット、音声認識、自然言語理解などが挙げられます。対話型処理は、人間とコンピュータのインタラクションをより自然で効率的にするために重要な技術です。
３．分散処理
分散処理とは、複数のコンピュータやプロセッサが協調して一つのタスクを処理することで、分散処理の目的は、処理速度や信頼性、効率性を向上させることです。
分散処理には、並列処理と分散システムの二つのタイプがあります。
・並列処理とは、同じコンピュータ内の複数のプロセッサが協調して計算を行うことです。
・分散システムとは、ネットワークで接続された複数のコンピュータが協調して計算を行うことです。
①遠隔手続呼出（RPC）
遠隔手続呼出（RPC）とは、ネットワーク上の別のコンピュータにあるプログラムやサービスを、ローカルのコンピュータから呼び出すことができる技術です。
RPCでは、呼び出し側と呼び出される側の間にプロトコルやデータ形式の違いがあっても、それらを抽象化して透過的に処理することができ、分散システムやクラウドコンピューティングなど、ネットワークを介したアプリケーション開発において重要な役割を果たしています。
４．クライアントサーバシステム
クライアントサーバシステムとは、ネットワーク上でデータやサービスを提供するサーバと、それらを利用するクライアントという2種類のコンピュータが協調して動作するシステムのことです。クライアントはサーバにリクエストを送り、サーバはリクエストに応じてレスポンスを返します。このように、役割分担をすることで、システムの効率や拡張性を高めることができます。
①３層クライアントサーバシステム
３層クライアントサーバシステムとは、クライアント、アプリケーションサーバ、データベースサーバの３つの層に分かれたシステムのことです。
クライアントはユーザーが操作する画面や入出力を担当し、アプリケーションサーバはビジネスロジックや処理を担当し、データベースサーバはデータの保存や管理を担当します。このように役割を分けることで、システムの拡張性や保守性を高めることができます。
②ストアドプロシージャ
ストアドプロシージャとは、データベースに格納された一連のSQL文のことです。ストアドプロシージャは、データベースサーバー上で実行されるため、パフォーマンスやセキュリティが向上します。また、ストアドプロシージャは、複雑な処理を簡単に呼び出すことができるため、開発効率や保守性も高まります。
③ピアツーピア（P2P）
ピアツーピア（P2P）とは、インターネット上でコンピュータ同士が直接通信する方式のことです。
P2Pでは、サーバーとクライアントの役割が分かれていないため、通信に参加するすべてのコンピュータがデータの提供と受け取りを行います。P2Pは、ファイル共有やストリーミングなどの用途に利用されています。
④シンクライアントシステム
シンクライアントシステムとは、ネットワーク上のサーバーに処理を集中させ、クライアント側の機能を最小限にしたシステムのことです。
シンクライアントシステムの利点は、セキュリティや管理が容易になること、コストや消費電力が低減されること、パフォーマンスが向上することなどが挙げられます。シンクライアントシステムの欠点は、ネットワークに依存すること、サーバーの負荷が高くなること、オフラインでの作業ができないことなどが挙げられます。
⑤デスクトップ仮想化（VDI）
デスクトップ仮想化（VDI）とは、サーバー上で仮想的なデスクトップ環境を作成し、ネットワーク経由でユーザーの端末に提供する技術です。
VDIでは、ユーザーは自分の端末にインストールされたOSやアプリケーションではなく、サーバー上の仮想デスクトップを操作します。これにより、セキュリティや管理性が向上し、コストやリソースの削減にも貢献します。
｜おわりに
以上、コンピュータシステムの処理形態について解説しました。
処理形態とは、コンピュータシステムがデータやプログラムをどのように分散して処理するかという方法のことです。処理形態には、集中処理、分散処理、並列処理、クライアントサーバ処理などがあります。それぞれにメリットやデメリットがありますので、システムの目的や要件に応じて適切な処理形態を選択する必要があります。
