Файл: Учебнометодическое пособие Томск 2016 2 удк 004. 451(075. 8) Ббк 32. 973. 2018. 2я73 к 754 Рецензенты.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 332
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
18 вам нужна электроэнергия, вы просто вставляете штепсель в розетку и получае- те энергии столько, сколько вам нужно. Проектировщики этой системы, из- вестной как MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service – муль- типлексная информационная и вычислительная служба), представляли себе одну огромную вычислительную машину, воспользоваться услугами которой мог любой проживающий в окрестностях Бостона человек. Мысль о том, что машины в десять тысяч раз мощнее, чем их мэйнфрейм GEE645, будут прода- ваться миллионами по тысяче долларов за штуку всего лишь через каких- нибудь 40 лет, показалась бы им чистейшей научной фантастикой. Это было бы сродни мысли о сверхзвуковых трансатлантических подводных поездах для со- временного человека.
Успех системы MULTICS был весьма неоднозначен. Она разрабатывалась с целью обеспечения сотен пользователей машиной, немногим более мощной, чем персональный компьютер с процессором Intel 386, но имеющей более ши- рокие возможности по вводу-выводу данных. По тем временам это была не та- кая уж безумная идея, поскольку тогда люди умели создавать небольшие, эф- фективные программы, то есть обладали мастерством, которое впоследствии было утрачено. Существовало много причин, по которым система MULTICS не получила глобального распространения. Не последнюю роль здесь сыграл и тот факт, что эта система была написана на языке PL/I, а компилятор языка PL/I появился лишь через несколько лет, к тому же первую версию этого компилято- ра можно было назвать работоспособной лишь с большой натяжкой. Кроме то- го, система MULTICS была слишком претенциозна для своего времени, что де- лало ее во многом похожей на аналитическую машину Чарльза Бэббиджа в XIX столетии.
Итак, MULTICS внесла множество оригинальных идей в компьютерную литературу, но превратить ее в серьезный продукт и добиться весомого ком- мерческого успеха оказалось намного труднее, чем ожидалось. Исследователь- ские лаборатории Bell Labs вышли из проекта, а компания General Electric во- обще ушла с рынка компьютерных технологий. Однако Массачусетский технологический институт проявил упорство и со временем довел систему до работоспособного состояния. В конце концов она была продана компании
Honeywell, выкупившей компьютерный бизнес General Electric, и установлена примерно в 80 больших компаниях и университетах по всему миру. Несмотря на свою малочисленность, пользователи MULTICS продемонстрировали при- верженность этой системе. Компании General Motors, Ford и Агентство нацио-
19 нальной безопасности США отказались от системы MULTICS только в конце
1990-х гг., спустя 30 лет после ее выпуска и после многолетних попыток заста- вить компанию Honeywell обновить оборудование.
К настоящему времени идея создания такого «общего» компьютера уже выдохлась, но она может возродиться в виде крупных централизованных ин- тернет-серверов, выполняющих основную часть работы, к которым будут под- ключены относительно примитивные пользовательские машины. Скорее всего, существование такой системы будет мотивировано тем, что большинство поль- зователей не захочет заниматься администрированием все более и более слож- ных и привередливых компьютерных систем и предпочтет доверить эту работу команде профессионалов, работающих на компанию, обслуживающую сервер.
Электронная коммерция уже развивается в этом направлении, компании, зани- мающиеся электронной коммерцией, используют мультипроцессорные серве- ры, с которыми соединяются простые машины клиентов. Все это очень напо- минает замысел системы MULTICS.
Несмотря на коммерческую неудачу, система MULTICS оказала суще- ственное влияние на последующие операционные системы. Этот факт описан во многих статьях и книгах Системе MULTICS также посвящен до сих пор ак- тивный веб-сайт www.multicians.org, содержащий большой объем информации о системе, ее проектировщиках и пользователях.
Еще одной важной разработкой времен третьего поколения были мини- компьютеры, невероятный взлет популярности которых начался с выпуска кор- порацией DEC машины PDP-1. Компьютеры PDP-1 обладали оперативной па- мятью, состоящей всего лишь из 4К 18-битовых слов, но стоили всего 120 ты- сяч долларов за одну машину (это меньше 5% от цены IBM 7094) и поэтому расхватывались как горячие пирожки. Некоторые виды нечисловой работы они выполняли так же быстро, как и машины IBM 7094, в результате чего родилась новая отрасль производства. За этой машиной быстро последовала целая серия компьютеров PDP других моделей (в отличие от семейства IBM, полностью несовместимых), и как кульминация появилась модель PDP-11.
Кен Томпсон (Ken Thompson), один из ведущих специалистов Bell Labs, работавший над проектом MULTICS, чуть позже нашел мини-компьютер
PDP-7, которым никто не пользовался, и решил написать упрощенную одно- пользовательскую версию системы MULTICS. Эта система позже была перепи- сана и на другие платформы и названа UNICS – универсальная компьютерная система. И при очередном копировании две последние буквы «CS» были со-
20 кращены до «X», так работа переросла в операционную систему UNIX
®
, став- шую популярной в академических кругах, в правительственных учреждениях и во многих компаниях. Из-за широкой доступности исходного кода различные организации создали свои собственные (несовместимые) версии, что привело к полному хаосу. Были разработаны две основные версии: System Vкорпора- ции AT&T и BSD(Berkeley Software Distribution) Калифорнийского универси- тета Беркли. У них также были последующие варианты. Чтобы появилась воз- можность писать программы, работающие в любой UNIX-системе, Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) разработал стандарт систе- мы UNIX, названный POSIX, который в настоящее время поддерживается большинством версий UNIX. Стандарт POSIX определяет минимальный ин- терфейс системных вызовов, который должны поддерживать совместимые с ним системы UNIX. Фактически на данный момент POSIX-интерфейс поддер- живается также рядом других операционных систем.
Между прочим стоит упомянуть, что в 1987 г. автор многих книг по опе- рационным системам Эндрю Таненбаум выпустил в образовательных целях не- большой клон системы UNIX, так называемую систему MINIX. Функционально система MINIX очень похожа на UNIX, включая поддержку стандарта POSIX.
С тех пор исходная версия превратилась в MINIX 3, систему, обладающую вы- сокой модульностью и ориентированную на достижение очень высокой надеж- ности. Она способна «на лету» определять и заменять дефектные и даже по- врежденные модули (например, драйверы устройств ввода-вывода) без перезагрузки и нарушения хода выполнения запущенных программ. Также до- ступна книга, в которой описывается ее внутренняя работа, а в приложении приводится исходный код. Система MINIX 3 имеется в свободном доступе
(включая весь исходный код) в Интернете по адресу www.minix3.org.
Желание получить свободно распространяемую версию MINIX (в отли- чие от образовательной) привело к тому, что финский студент Линус Торвальдс
(Linus Torvalds) создал систему Linux. Система MINIX стала непосредственным вдохновляющим фактором и основой для этой разработки, которая первона- чально поддерживала различные особенности MINIX (например, ее файловую систему). С тех пор система Linux во многом была существенно расширена, но все еще сохраняет исходную структуру, общую для MINIX и UNIX. Генеалоги- ческое древо операционных систем семейства UNIX приведено на рисунке 1.4.
21
Рис. 1.4 – Генеалогическое древо UNIX-систем
22
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 23
1.5 Четвертое поколение (с 1980 г. по наши дни):
персональные компьютеры
Следующий период эволюции операционных систем связан с появлением
БИС – больших интегральных схем (LSI, Large Scale Integration) – кремниевых микросхем, содержащих тысячи транзисторов на одном квадратном сантимет- ре. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры (первоначально называемые микрокомпьютерами) были во многом похожи на мини- компьютеры класса PDP-11, но, конечно же, отличались по цене. Если появле- ние мини-компьютеров позволило отделам компаний и факультетам универси- тетов иметь собственный компьютер, то с появлением микропроцессоров каж- дый человек получил возможность купить свой собственный персональный компьютер.
В 1974 г., когда корпорация Intel выпустила Intel 8080 – первый универ- сальный 8-разрядный центральный процессор, – для него потребовалась опера- ционная система, с помощью которой можно было бы протестировать новинку.
Корпорация Intel привлекла к разработкам и написанию нужной операционной системы одного из своих консультантов Гэри Килдэлла (Gary Kildall). Сначала
Килдэлл с другом сконструировали контроллер для 8-дюймового гибкого дис- ка, недавно выпущенного компанией Shugart Associates, и подключили этот диск к процессору Intel 8080. Таким образом появился первый микрокомпьютер с диском. Затем Килдэлл создал дисковую операционную систему, названную
СР/М (Control Program for Microcomputers – управляющая программа для мик- рокомпьютеров). Когда Килдэлл заявил о своих правах на СР/М, корпорация In- tel удовлетворила его просьбу, поскольку не думала, что у микрокомпьютеров с диском есть будущее. Позже Килдэлл создал свою компанию Digital Research для дальнейшего развития и продажи СР/М.
В 1977 г. компания Digital Research переработала СР/М, чтобы сделать ее пригодной для работы на микрокомпьютерах с процессорами Intel 8080 или Zi- log Z80, а также с другими процессорами. Затем было написано множество прикладных программ, работающих в СР/М, что позволило этой системе зани- мать высшую позицию в мире микрокомпьютеров целую пятилетку.
В начале 1980-х гг. корпорация IBM разработала IBM PC (Personal Com- puter персональный компьютер) и начала искать для него программное обеспе- чение. Сотрудники IBM связались с Биллом Гейтсом, чтобы получить лицен- зию на право использования его интерпретатора языка Бейсик. Они также поинтересовались, не знает ли он операционную систему, которая работала бы
23 на IBM PC. Гейтс посоветовал обратиться к Digital Research, тогда главенству- ющей компании в области операционных систем. Но Килдэлл отказался встре- чаться с IBM, послав вместо себя своего подчиненного. Что еще хуже, его ад- вокат даже отказался подписывать соглашение о неразглашении, касающееся еще не выпущенного IBM PC, чем полностью испортил дело. Корпорация IBM снова обратилась к Гейтсу с просьбой обеспечить ее операционной системой.
После этого повторного обращения Гейтс выяснил, что у местного изготовите- ля компьютеров, Seattle Computer Products, есть подходящая операционная си- стема DOS(Disk Operating System – дисковая операционная система). Он направился в эту компанию с предложением выкупить DOS (предположительно за $50 000), которое компания Seattle Computer Products с готовностью приняла.
Затем Гейтс создал пакет программ DOS/BASIC, и пакет был куплен IBM. Ко- гда корпорация IBM захотела внести в операционную систему ряд усовершен- ствований, Билл Гейтс пригласил для этой работы Тима Патерсона (Tim Pater- son), человека, написавшего DOS, ставшего первым служащим Microsoft – еще не оперившейся компании Гейтса. Видоизмененная система была переименова- на в MS-DOS(MicroSoft Disk Operating System) и быстро заняла доминирующее положение на рынке IBM PC. Самым важным оказалось решение Гейтса (как оказалось, чрезвычайно мудрое) продавать MS-DOS компьютерным компаниям для установки вместе с их оборудованием, в отличие от попыток Килдэлла про- давать СР/М конечным пользователям (по крайней мере, на начальной стадии).
Когда в 1983 г. появился компьютер IBM PC/AT (являющийся дальней- шим развитием семейства IBM PC) с центральным процессором Intel 80286, си- стема MS-DOS уже прочно стояла на ногах, а СР/М доживала свои последние дни. Позже система MS-DOS широко использовалась на компьютерах с процес- сорами 80386 и 80486. Хотя первоначальная версия MS-DOS была довольно примитивна, последующие версии системы включали в себя расширенные функции, многие из которых были позаимствованы у UNIX. (Корпорация Mi- crosoft была хорошо знакома с системой UNIX и в первые годы своего суще- ствования даже продавала ее микрокомпьютерную версию XENIX.)
СР/М, MS-DOS и другие операционные системы для первых микроком- пьютеров полностью основывались на командах, вводимых пользователем с клавиатуры. Со временем, благодаря исследованиям, проведенным в
1960-е гг. Дагом Энгельбартом (Doug Engelbart) в научно-исследовательском институте Стэнфорда (Stanford Research Institute), ситуация изменилась. Эн- гельбарт изобрел графический интерфейс пользователя(GUI, Graphical User
24
Interface), вкупе с окнами, значками, системами меню и мышью. Эту идею пе- реняли исследователи из Xerox PARC и воспользовались ею в создаваемых ими машинах.
Однажды Стив Джобс (Steve Jobs), один из авторов компьютера Apple, созданного в его гараже, посетил PARC, где увидел GUI и сразу понял уровень заложенного в него потенциала, недооцененного руководством компании
Xerox. Затем Джобс приступил к созданию компьютера Apple, оснащенного графическим пользовательским интерфейсом. Этот проект привел к созданию компьютера Lisa, который оказался слишком дорогим и не имел коммерческого успеха. Вторая попытка Джобса, компьютер Apple Macintosh имел огромный успех не только потому, что он был значительно дешевле, чем Lisa, но и пото- му, что обладал более дружественным пользовательским интерфейсом, предна- значенным для пользователей, не разбиравшихся в компьютерах и к тому же совершенно не стремившихся чему-то обучаться. Компьютеры Macintosh нашли широкое применение у представителей творческих профессий – худож- ников-дизайнеров, профессиональных цифровых фотографов и профессиональ- ных производителей цифровой видеопродукции, которые приняли их с востор- гом.
Когда корпорация Microsoft решила создать преемника MS-DOS, она бы- ла под большим впечатлением от успеха Macintosh. В результате появилась ос- нованная на применении графического интерфейса пользователя система под названием Windows, первоначально являвшаяся надстройкой над MS-DOS (то есть она больше была похожа на оболочку, чем на настоящую операционную систему). На протяжении примерно 10 лет, с 1985 по 1995 г., Windows была просто графической оболочкой, работавшей поверх MS-DOS. Однако в 1995 г. была выпущена самостоятельная версия Windows – Windows 95. Она непосред- ственно выполняла большинство функций операционной системы, используя входящую в свой состав систему MS-DOS только для загрузки, а также при вы- полнении старых программ, разработанных для MS-DOS. В 1998 г. была выпу- щена слегка модифицированная версия этой системы, получившая название
Windows 98. Тем не менее обе эти системы – и Windows 95, и Windows 98 – все еще содержали изрядное количество кода, написанного на ассемблере для 16- разрядных процессоров Intel.
Другой операционной системой Microsoft была Windows NT(NT означает
New Technology – новая технология), которая на определенном уровне совме- стима с Windows 95. Однако она была написана заново и представляла собой