Появление мультипрограммных операционных систем

Следующий важный период развития ОС - это 1965-1975 годы.

В технической базе ЭВМ был переход к интегральным микросхемам и, фактически, к новому поколению. Большие функциональные возможности интегральных схем сделали воз­можным реализацию на практике сложных компьютерных архитектур, как, например, IBM/360.

Тогда были реализованы практически все основные механизмы, прису­щие современным ОС: мультипрограммирование, мультипроцессирование, под­держка многотерминального многопользовательского режима, виртуальная па­мять, файловые системы, разграничение доступа и сетевая работа. Начинается расцвет системного программирования. Из области прикладной математики (для узкого круга специалистов) системное программирование превращается в отрасль индустрии, оказывающую непо­средственное влияние на практическую деятельность миллионов людей.

Революционным событием стала промышленная реализация мультипрограммирования. Мультипрограммирова­ние — способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находилось одновременно несколько программ, попеременно выпол­няющихся на одном процессоре. Это значительно улуч­шило эффективность ЭВМ. Она теперь могла исполь­зоваться почти постоянно, а не менее половины рабочего времени, как это было раньше.

Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах - в системах па­кетной обработки и разделения времени.

Мультипрограммные системы пакетной обработки так же, как и их однопрограммные предшественники, имели своей целью обеспечение максимальной за­грузки аппаратуры компьютера, но решали эту задачу более эффективно. В мультипрограммном пакетном режиме процессор не простаивал, пока одна программа выполняла операцию ввода-вывода (как это происходило при после­довательном выполнении программ в системах ранней пакетной обработки), а переключался на другую готовую к выполнению программу. Этим до­стигалась сбалансированная загрузка всех устройств компьютера, а, следователь­но, увеличивалось число задач, решаемых в единицу времени.

Но и здесь пользователь по-прежнему был лишен возможности интерактивно взаимодействовать со своими програм­мами. Для того чтобы хотя бы частично вернуть пользователям ощущение непо­средственного взаимодействия с компьютером, был разработан другой вариант мультипрограммных систем — системы разделения времени. Этот вариант рас­считан на многотерминальные системы, когда каждый пользователь работает за своим терминалом. В числе первых ОС разделения времени, разработанных в середине 60-х годов, были TSS/360 (компания IBM), CTSS и MULTICS (Массачусетский технологический институт совместно с Bell Labs и компанией General Electric). Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, был нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного владения вычислительной машиной за счет периодического выделения каждой программе своей доли процессорного време­ни. В системах разделения времени эффективность использования оборудова­ния ниже, чем в системах пакетной обработки, что явилось платой за удобства работы пользователя.

Многотерминальный режим использовался не только в системах разделения вре­мени, но и в системах пакетной обработки. Теперь и оператор, и все пользователи получали возможность формировать свои задания и управлять их выполнением со своего терминала. Такие ОС получили название систем удаленного ввода заданий. Терминальные комплексы могли располагаться на большом расстоянии от процессорных стоек, соединяясь с ними с помощью различных глобальных связей - модемных соединений телефонных сетей или выделенных каналов.

К этому времени можно констатировать существенное изменение в распределе­нии функций между аппаратными и программными средствами компьютера. ОС становились неотъемлемыми элементами компьютеров, играя роль «продолжения» аппаратуры. В первых вычислительных машинах программист, напрямую взаимодействуя с аппаратурой, мог выполнить загрузку программных кодов, используя пультовые переключатели и лампочки индикато­ров, а затем вручную запустить программу на выполнение, нажав кнопку «пуск». В компьютерах 60-х годов большую часть действий по организации вычисли­тельного процесса взяла на себя ОС. (В большинстве совре­менных компьютеров не предусмотрено даже теоретической возможности выпол­нения какой-либо вычислительной работы без участия ОС. После включения питания автоматически происходит поиск, загрузка и запуск ОС, а в случае ее отсутствия компьютер просто останавлива­ется.)

Важной тенденцией этого периода является создание семейств программно-совместимых машин и ОС для них. Программная совместимость требовала и совместимости ОС. Однако такая совместимость подразумевает возможность работы на больших и малых вычислительных системах, с большим и с малым количеством разно­образной периферии, в коммерческой области и в области научных исследо­ваний. ОС, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными. Они со­стояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами про­граммистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток ис­правлений. ОС этого поколения были очень дорогими. Так, разработка OS/360, объем кода для которой составил 8 Мбайт, стоила компании IBM 80 миллионов долларов.

 

Операционные системы и глобальные сети

В начале 70-х годов появились первые сетевые ОС, которые в отличие от многотерминальных позволяли не только рассредоточить поль­зователей, но и организовать распределенное хранение и обработку данных меж­ду несколькими компьютерами, соединенными каналами связи. Любая сетевая ОС, с одной стороны, выполняет все функции локаль­ной, а с другой - обладает некоторыми дополни­тельными средствами. Они позволяют ей взаимодействовать по сети с ОС других компьютеров. Программные модули, реализующие сетевые функции, появлялись в ОС постепенно, по мере развития сетевых технологий, аппаратной базы компьютеров и возникновения новых задач, требующих сетевой обработки.

Хотя теоретические работы по созданию концепций сетевого взаимодействия ве­лись почти с самого появления вычислительных машин, значимые практические результаты по объединению компьютеров в сети были получены в конце 60-х годов. Тогда с помощью глобальных связей и техники коммутации пакетов удалось реа­лизовать взаимодействие рядовых машин и суперкомпьютеров. Эти дорогостоящие компьютеры часто хранили уникальные данные и программы, доступ к которым необходимо было обеспечить широкому кругу пользователей, находившихся в различных городах на значительном расстоянии от вычисли­тельных центров.

 

Операционные системы мини-компьютеров

И первые локальные сети

К середине 70-х годов широкое распространение полу­чили мини-компьютеры, такие как PDP-11, Nova, HP. Мини-компьютеры пер­выми использовали преимущества больших интегральных схем, позволившие реализовать достаточно мощные функции при сравнительно невысокой стоимо­сти компьютера.

Архитектура мини-компьютеров была значительно упрощена, что нашло отражение и в их ОС. Многие функции мультипрограммных многопользовательских ОС были усечены, учитывая ограниченность ресурсов мини-компьютеров. ОС мини-компьютеров часто стали делать специализированными, например, только для управления в реальном времени (ОС RT-11 для мини-компьютеров PDP-11) или только для поддержания режима разделения времени (RSX-11M для тех же компьютеров). Эти ОС не всегда были многополь­зовательскими, что во многих случаях оправдывалось невысокой стоимостью компьютеров.

Важной вехой в истории мини-компьютеров и вообще в истории ОС явилось создание UNIX. Первоначально эта ОС предназначалась для поддержания режима разделения времени в мини-компьютере PDP-7. С середины 70-х годов началось массовое использование ОС UNIX. К этому времени про­граммный код для UNIX был на 90 % написан на языке высокого уровня Си. Широ­кое распространение эффективных Си-компиляторов сделало UNIX уникальной для того времени ОС, обладающей возможностью сравнительно легкого переноса на различные типы компьютеров. Поскольку она поставлялась вместе с исход­ными кодами, то стала первой открытой ОС, которую могли совершенство­вать простые пользователи-энтузиасты. Хотя UNIX была первоначально разра­ботана для мини-компьютеров, гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили ей занять прочные позиции во всех клас­сах компьютеров: суперкомпьютерах, больших компьютерах, мини-компьютерах, серверах и рабочих станциях, персональных компьютерах.

Доступность мини-компьютеров и вследствие этого их распространенность на предприятиях послужили мощным стимулом для создания локальных сетей. Предприятие могло себе позволить иметь несколько мини-компьютеров, находя­щихся в одном здании или даже в одной комнате. Первое сетевое приложение для ОС UNIX появилось в 1976 году и начало распространяться с версией 7 UNIX с 1978 года.

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: