スーパーバイザコール割り込み (スーパーバイザコールわりこみ) とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

作成日: 2025年08月12日更新日: 2025年09月05日

スーパーバイザコール割り込み (スーパーバイザコールわりこみ) の読み方

日本語表記

スーパーバイザコール割り込み (スーパーバイザコールわりこみ)

英語表記

Supervisor Call Interrupt (スーパーバイザーコールイントラプト)

スーパーバイザコール割り込み (スーパーバイザコールわりこみ) の意味や用語解説

スーパーバイザコール割り込みは、コンピュータシステムにおいて、ユーザープログラムがオペレーティングシステム（OS）の提供する特権的なサービスを利用するための重要なメカニズムである。ユーザープログラムは通常、システムの安定性とセキュリティを保つために直接ハードウェアやOSの重要な領域にアクセスできない。しかし、ファイルの読み書き、メモリの確保、ネットワーク通信、画面表示といった基本的な処理は、OSが管理するシステムリソースへのアクセスを必要とする。これらの処理を安全かつ確実に実行するために、スーパーバイザコール割り込みが利用される。これは「システムコール割り込み」とも呼ばれるソフトウェア割り込みの一種であり、ユーザープログラムからOSへのサービス要求を伝える扉の役割を果たす。コンピュータのプロセッサは、一般的に「非特権モード」（ユーザーモード）と「特権モード」（カーネルモード、スーパーバイザモード）という複数の実行モードを持つ。非特権モードで動作するユーザープログラムは、OSや他のプログラムの動作に影響を与える可能性のある命令の実行や、特定のメモリ領域、I/Oデバイスへのアクセスが制限される。これは、バグのあるプログラムや悪意のあるプログラムがシステム全体を破壊したり、他のプログラムのデータを盗み見たりするのを防ぐためのセキュリティ機構である。一方、特権モードはOSカーネルが動作するモードであり、すべての命令の実行、すべてのメモリ領域へのアクセス、すべてのI/Oデバイスの制御が可能となる。システムの健全な運用には、このモードの分離が不可欠である。ユーザープログラムがOSのサービスを利用したい場合、例えばファイルを開く際に`open()`関数を呼び出すとき、この関数は直接ハードウェアを操作するわけではない。代わりに、内部でスーパーバイザコール割り込みを発生させるための特別な命令を実行する。この一連の処理は以下のように進行する。まず、ユーザープログラムは要求するOSサービスに対応するシステムコール番号と、そのサービスに必要な引数（例えば、ファイル名やアクセスモードなど）をレジスタに格納する。次に、特定の「ソフトウェア割り込み命令」（CPUによって`INT`命令や`SYSCALL`命令などと呼ばれる）を実行する。この命令が実行されると、プロセッサは直ちに以下の手順を実行する。 1. **実行モードの切り替え**: プロセッサは、現在の非特権モードから特権モードへと切り替わる。これは、OSが提供するサービスが特権的な操作を必要とするためである。 2. **コンテキストの保存**: ユーザープログラムの現在の実行状態（CPUレジスタの値、プログラムカウンタ、スタックポインタなどの情報）を、システムメモリ上のスタックと呼ばれる領域に保存する。これは、OSの処理が完了した後に、ユーザープログラムが中断された地点から正確に実行を再開できるようにするためである。 3. **割り込みハンドラの特定と呼び出し**: プロセッサは、システムコール番号を参照して、あらかじめOSが設定しておいた「割り込みベクタテーブル」（またはシステムコールディスパッチテーブル）から、要求されたOSサービスに対応する「スーパーバイザコールハンドラ」（システムコールハンドラ）のアドレスを特定する。その後、プログラムカウンタをそのアドレスに設定し、ハンドラの実行を開始する。 4. **OSサービスの実行**: 特定されたスーパーバイザコールハンドラが、特権モードで要求されたOSサービスを実行する。例えば、ファイルオープンであれば、ディスクコントローラを操作してファイルシステムを検索し、ファイル記述子を割り当てるといった処理を行う。 5. **コンテキストの復元**: OSサービスが完了すると、ハンドラは保存しておいたユーザープログラムのコンテキスト情報（レジスタ値など）をプロセッサに復元する。 6. **実行モードの再切り替え**: プロセッサは、特権モードから元の非特権モードへと戻る。 7. **ユーザープログラムの実行再開**: ユーザープログラムは、OSのサービス呼び出しから戻ってきたかのように、中断された地点の次の命令から実行を再開する。このスーパーバイザコール割り込みの仕組みにより、OSはシステム全体の資源を一元的に管理し、複数のプログラムが安全かつ効率的に動作する多重プログラミング環境を実現している。ユーザープログラムはOSの詳細な実装を知ることなく、抽象化されたインターフェースを通じてシステムサービスを利用できるため、プログラマはハードウェアの違いを意識せずにアプリケーション開発に集中できる。スーパーバイザコール割り込みは、現代のOSにおいてセキュリティ、安定性、リソース管理、そしてプログラミングの利便性を実現するための基盤となる、極めて重要な技術である。