ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.12.2020
Просмотров: 1034
Скачиваний: 1
202
низующих
и
обслуживающих
вычислительный
процесс
на
ЭВМ
.
Без
ОС
немыслима
работа
компьютера
.
Собственно
говоря
,
совре
-
менный
пользователь
не
видит
саму
машину
,
он
общается
только
с
ОС
.
Однако
так
было
не
всегда
.
Операционные
системы
прошли
длительный
и
сложный
путь
эволюции
,
анализ
этого
пути
исклю
-
чительно
полезен
для
понимания
современного
состояния
и
тен
-
денций
развития
ОС
.
50-
е
годы
:
человек
-
оператор
Вернемся
к
истокам
вычислительной
тех
ники
. 50-
е
годы
—
время
ЭВМ
первого
по
коления
.
Машины
тогда
были
громоздки
-
ми
сооружениями
,
занимавшими
целые
здания
.
В
полумраке
глав
-
ного
машинного
зала
тысячами
огоньков
светились
электронные
лампы
,
гудели
мощные
вентиляторы
,
подававшие
потоки
охлажден
-
ного
воздуха
на
многометровые
стойки
с
ячейками
ЭВМ
.
В
середи
-
не
зала
возвышался
центральный
пульт
управления
.
Он
внешне
походил
на
пульт
управления
электростанцией
или
прокатным
ста
-
ном
,
насчитывал
сотни
клавиш
,
кнопок
,
переключателей
и
индика
-
торных
лампочек
.
Разобраться
во
всем
этом
хозяйстве
мог
только
специально
под
-
готовленный
человек
.
В
первые
годы
,
когда
машины
только
учи
-
лись
считать
,
ими
управляли
сами
программисты
.
Каждому
пользо
-
вателю
отводилось
определенное
время
,
стоимость
одного
часа
ма
-
шинного
времени
примерно
равнялась
месячной
зарплате
инжене
-
ра
.
Программист
садился
за
пульт
и
оставался
с
машиной
один
на
один
.
Никаких
операционных
систем
и
файлов
на
диске
, — «
все
свое
ношу
с
собой
».
Первое
его
действие
за
пультом
—
нажатие
кнопки
«
Стирание
ОЗУ
»,
затем
в
пустую
машину
вводилась
коло
-
да
перфокарт
и
управление
передавалось
в
ячейку
с
адресом
0001.
Когда
программа
заканчивала
работу
,
машина
останавливалась
и
загоралась
лампочка
«
Останов
»,
а
если
возникала
особая
ситуация
—
деление
на
нуль
или
переполнение
,
то
вспыхивала
лам
-
почка
аварийного
останова
«
Авост
».
Вот
и
все
управление
вычислительным
процессом
.
В
таких
условиях
отладка
программ
была
очень
медлен
-
ным
и
малопродуктивным
делом
.
Пока
программист
думал
,
203
почему
произошел
авост
,
машина
простаивала
,
дра
-
гоценное
время
тратилось
впустую
.
В
самом
начале
50-
х
годов
это
было
еще
терпимо
,
но
скоро
поли
-
т и ка
открытых
д в е р е й
себя
изжила
.
Машин
было
еще
мало
,
а
программис
-
тов
стало
очень
много
,
буквально
каждая
минута
машинного
времени
была
на
счету
.
Думать
за
пуль
-
том
ЭВМ
стало
недопус
-
тимой
роскошью
.
Двери
машинных
залов
наглухо
закрыли
,
туда
допуска
-
лись
только
люди
с
экзо
-
тической
и
престижной
п р о ф е с с и е й
«
о п е р ато р
ЭВМ
».
Программист
заранее
продумывал
и
планировал
все
дей
-
ствия
по
отладке
программы
,
писал
подробную
инструкцию
оператору
и
вместе
с
колодой
перфокарт
сдавал
ее
диспетче
-
ру
вычислительного
центра
.
Диспетчер
в
соответствии
с
при
-
оритетами
формировал
«
живую
очередь
»
заданий
,
уклады
-
вал
колоды
друг
за
другом
в
специальные
длинные
и
узкие
ящики
и
относил
их
в
машинный
зал
оператору
.
Работа
оператора
была
невероятно
напряженной
.
Подхо
-
дя
к
ящику
с
заданиями
,
он
брал
очередную
колоду
,
вставлял
ее
в
считывающее
устройство
,
затем
в
соответствии
с
инст
-
рукцией
набирал
на
пульте
команды
,
записывал
показания
лампочек
,
сматывал
в
рулон
выдачу
с
печатающего
устрой
-
ства
и
вместе
с
отработанной
колодой
складывал
все
в
ящик
для
пропущенных
задач
,
который
возвращался
назад
в
дис
-
Программисты
за
пультом
управ
-
ления
ЭВМ
БЭСМ
-4
на
ВЦ
ТГУ
204
петчерскую
ВЦ
.
Несмотря
на
все
старания
операторов
,
избежать
потерь
машинного
времени
все
равно
не
удавалось
.
Пока
он
бегал
от
ввода
к
выводу
,
машина
простаивала
.
К
тому
же
оператор
часто
допускал
ошибки
,
поэтому
естественной
и
необходи
-
мой
стала
постановка
задачи
об
автоматизации
труда
опера
-
торов
.
60-
е
годы
:
от
автооператора
до
пакетных
ОС
с
мульти
-
программированием
Первые
системы
для
организации
вычислительного
процесса
на
ЭВМ
назывались
автооператорами
,
мониторными
системами
или
супервизороми
.
Они
появились
вме
-
сте
с
машинами
второго
поколения
в
начале
60-
х
годов
.
Для
их
реализации
в
конструкцию
ЭВМ
при
-
шлось
внести
изменения
:
при
окончании
программы
или
исключи
-
тельной
ситуации
происходил
не
физический
останов
,
а
прерыва
-
ние
—
принудительная
передача
управления
мониторной
програм
-
ме
,
которая
постоянно
хранилась
в
защищенной
области
памяти
(
еще
одно
новшество
в
конструкции
ЭВМ
)
и
не
стиралась
перед
вводом
новой
программы
.
Для
формального
описания
инструкции
автооо
-
ператору
в
мониторных
системах
имелись
более
или
менне
разви
-
тые
языки
управления
заданиями
.
Появление
первых
мониторных
систем
резко
увеличило
коэф
-
фициент
полезного
действия
ЭВМ
.
Были
устранены
внешние
про
-
стои
из
-
за
оператора
,
однако
обнаружились
другие
—
внутренние
.
На
рисунке
слева
изобразена
загрузка
двух
блоков
компьютера
—
процессора
и
устройства
печати
—
при
последовательном
реше
-
нии
трех
задач
в
обычном
однопрограммном
редиме
.
Каждая
новая
задача
ждет
окончания
предыдущей
,
поэтому
ресурсы
ЭВМ
исполь
-
зуются
неэффективно
.
Для
того
,
чтобы
уменьшить
внутренние
простои
,
был
предло
-
жен
режим
мультипрограммирования
,
реализованный
в
пакетных
операционных
системах
60-
х
годов
.
Основные
понятия
пакетной
ОС
—
задание
и
задача
.
205
Задание
(job)
—
та
самая
колода
перфокарт
,
которая
передана
программистом
на
ВЦ
.
Задание
содержит
: 1)
карты
управления
за
-
данием
на
языке
JCL, 2)
программу
на
любом
языке
программиро
-
вания
, 3)
исходные
данные
к
программе
.
Задача
(task) —
вычислительный
процесс
,
требующий
опреде
-
ленных
ресурсов
(
процессора
,
памяти
).
Одно
задание
состоит
как
правило
из
нескольких
задач
,
например
,
компиляция
модулей
про
-
граммы
,
редактирование
межпрограммных
связей
,
исполнение
про
-
граммы
,
печать
результатов
.
В
мультипрограммной
ОС
в
машину
сразу
загружается
целый
пакет
заданий
.
Система
сама
разбирается
с
ними
и
самостоятельно
организует
вычислительный
процесс
.
Основные
функции
пакетной
ОС
сводятся
к
следующему
:
1)
управление
заданиями
:
формирование
очередей
,
образование
задач
.
Этим
занимается
компонент
ОС
,
назывемый
главным
плани
-
ровщиком
;
2)
управление
задачами
—
выделение
им
ресурсов
,
защита
за
-
дач
друг
от
друга
,
обработка
прерываний
.
Это
—
прерогатива
су
-
первизора
ОС
;
3)
управление
файлами
.
При
решении
сложных
задач
невозмож
-
1
2
1
2
1
1
2
2
3
3
3
3
Процессор
Процессор
Печать
Печать
Однопрограммный
режим
Мультипрограммный
режим
t
t
Использование
ресурсов
ЭВМ
в
одно
-
и
мультипрог
-
раммном
режиме
. 1, 2, 3 —
номера
задач
.
206
но
все
необходимые
для
их
работы
внешние
данные
(
библиотеки
стандартных
программ
,
промежуточные
результаты
)
каждый
раз
но
-
сить
с
собой
.
Поэтому
в
ОС
образовался
отдельный
компонент
,
от
-
ветственный
за
коллективное
хранение
данных
на
внешних
устрой
-
ствах
—
с
истема
управления
файлами
.
Легко
усмотреть
аналогию
между
операционной
системой
ЭВМ
и
системой
управления
промышленным
производством
:
главный
планировщик
соответствует
плановому
отделу
,
супервизор
—
дис
-
петчерскому
отделу
,
а
система
управления
файлами
подобна
склад
-
скому
хозяйству
.
Как
мы
уже
отмечали
,
эта
аналогия
очень
глубока
и
продуктивна
,
так
как
позволяет
использовать
в
алгоритмах
ОС
математические
модели
и
методы
,
разработанные
для
организации
производства
.
На
протяжении
60-
х
годов
шло
непрерывное
совершенствова
-
ние
мультипрограммных
ОС
,
развивалась
их
теория
,
накапливался
бесценный
практический
опыт
.
Высшим
достижением
в
этой
обла
-
сти
можно
считать
OS/360 MVT (Multiprogramming with Variable
number of Tasks —
мультипрограммирование
с
переменным
числом
задач
),
созданную
IBM
для
знаменитой
серии
машин
третьего
по
-
коления
.
Разработка
системы
и
сопровождающего
базового
про
-
граммного
обеспечения
потребовала
более
150 000
человеко
-
лет
тру
-
да
квалифицированных
системных
программистов
,
она
отлажива
-
лась
и
шлифовалась
не
один
год
;
создав
ее
, IBM
стала
лидером
по
производству
больших
программных
систем
.70-
е
годы
:
70-
е
годы
:
диалоговые
ОС
с
разделением
времени
Пакетные
ОС
60-
х
годов
заботились
лишь
об
одном
—
экономии
ресурсов
компьюте
-
ра
.
О
программистах
никто
не
думал
,
опла
-
та
их
труда
не
шла
ни
в
какое
сравнение
со
стоимостью
машинного
времени
.
Из
-
за
зак
-
рытости
ВЦ
программу
в
лучшем
случае
удавалось
пропускать
че
-
рез
машину
1-2
раза
в
сутки
,
программисты
с
тоской
вспоминали
о
50-
х
годах
,
когда
двери
машинных
залов
были
для
них
открыты
.
Возникла
проблема
—
нельзя
ли
так
организовать
вычисли
-
тельный
процесс
,
чтобы
,
с
одной
стороны
,
каждый
пользователь
имел
бы
неограниченный
доступ
к
мишинным
ресурсам
,
а
,
с
дру
-