Історія розвитку операційних систем

Редактор И. И. Жиброва

Корректоры М. П. Молокова, Л. Г. Изосимова

Художник Д.А. Сенчагов

Компьютерная верстка С.А. Артемьевой

ЛР№ 090102 от 14.10.94 Подписано к печати 16.04.99. Формат 60x90¹/₆.

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать офсетная. Усл. печ. л. 27. Тираж 5000 экз.

Заказ № 658

Издательство «Аспект Пресс»

111398 Москва, ул. Плеханова, д. 23, корп. 3.

e-mail: [email protected]

Тел. 309-11-66, 309-36-00

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленных диапозитивов в ОАО «Можайский полиграфический комбинат». 143200, г. Можайск, ул. Мира, 93.

Тема 1. Основні концепції операційних систем

Мета: Ознайомитися і вивчити історію розвитку ОС. Ознайомитися з існуючими класифікаціями сучасних операційних систем. Дізнатися про функції та властивості ОС.

План

1. Історія розвитку операційних систем
2. Класифікація сучасних операційних систем
3. Функції типових операційних систем
4. Властивості операційних систем

Історія розвитку операційних систем

Операційна система - це програма, яка запускається відразу після включення комп'ютера і дозволяє користувачеві управляти комп'ютером.

Перші ЕОМ були побудовані і знайшли практичне застосування в 40-і роки XX століття. Спочатку вони використовувалися для вирішення єдиного приватного завдання - розрахунок траєкторії артилерійських снарядів в системах ППО. Через специфіку застосування (рішення єдиної задачі), перші ЕОМ не використали ніякої операційної системи. У той період часу, рішенням завдань на ЕОМ займалися в основному самі ж розробники ЕОМ, а процес використання ЕОМ був не стільки рішенням прикладної задачі, скільки дослідницьку роботу в області обчислювальної техніки.

Етапи розвитку ОС:

BIOS - перший крок до створення операційних систем

Код процедур введення виводу зазвичай є досить об'ємним і складним у відладці (нерідко він виявлявся найбільшим фрагментом програми), а у разі помилки в процедурі введення-виводу могли бути легко втрачені результати тривалих і дорогих обчислень;

Необхідність кожного разу наново писати досить великий допоміжний код затягує час і підвищує трудомісткість розробки застосовних програм.

Тому для дозволу вказаних проблем були створені спеціальні бібліотеки процедур введення-виводу (BIOS - Base Input - Output System). Ретельно відлагоджені і ефективні процедури з BIOS можна було легко використовувати з будь-якими новими програмами, не витрачаючи час і сили на розробку і відладку стандартних процедур для введення і виведення даних.

Система пакетної обробки - прообраз сучасної операційної системи

Малюнок 1 Структура обчислювальної системи з пакетною обробкою

Уперше, пакетна система була розроблена в середині 50-х компанією General Motors для машин IBM 701.

Багатозадачні операційні системи

Перші багатозадачні операційні системи з'явилися в 60-і роки в результаті подальшого розвитку систем пакетної обробки завдань. Основним стимулом до їх появи стали нові апаратні можливості ЕОМ.

З'явилися нові ефективні носії інформації, на яких можна було легко автоматизувати пошук необхідних даних: магнітні стрічки, магнітні циліндри і магнітні диски. Це, у свою чергу, змінило структуру застосовних програм - тепер вони могли в процесі роботи завантажити додаткові дані для обчислень або процедури із стандартних бібліотек.

Продуктивність процесорів істотно зросла, і втрати процесорного часу в простих пакетних системах стали неприпустимо великі.

Операційні системи з підтримкою віртуальної пам'яті

Поява системи віртуальної пам'яті у кінці 60-х, стало останнім кроком на шляху до сучасних операційних системам. Поява надалі графічних призначених для користувача інтерфейсів і навіть підтримка мережевої взаємодії вже не були такими революційними рішеннями, хоча і істотно вплинули і на розвиток апаратури комп'ютерів, і на розвиток самих операційних систем.

Поштовхом до появи віртуальної пам'яті стали складнощі управління пам'яттю у багатозадачних операційних системах.

Малюнок 2 Відображення віртуального адресного простору

При використанні віртуальної пам'яті, програми не зможуть помилково або навмисно звернутися до даних інших програм або самої операційної системи - підсистема віртуальної пам'яті гарантує захист даних.

З тим, що таке операційні системи і їх особливостями в цілому, ми розібралися, тепер самий час приступити до детальнішого, конкретному розгляду різноманіття ОС, яке зазвичай розпочинається з розгляду короткої історії появи і розвитку.

Операційна система Multics

усе почалося в далекому 1965-му... Чотири роки компанія American Telegraph & Telephone Bell Labs спільно з фірмою General Electric і групою дослідників з Масачусетского технологічного інституту творила проект Os Multics (також іменований MAC - не плутати з МасOS). Метою проекту було створення розрахованої на багато користувачів інтерактивної операційної системи, що забезпечує велике число користувачів зручними і потужними засобами доступу до обчислювальних ресурсів. Ця ОС грунтувалася на принципах багаторівневого захисту. Віртуальна пам'ять мала сегментно-сторінкову організацію, де з кожним сегментом зв'язувався рівень доступу. Для того, щоб яка-небудь програма могла викликати програму або звернутися до даних, розташованих в деякому сегменті, вимагалося, щоб рівень виконання цієї програми був не нижчий рівня доступу відповідного сегменту. Також уперше в Multics була реалізована повністю централізована файлова система. Тобто, навіть якщо файли знаходяться на різних фізичних пристроях, логічно вони як би є присутніми на одному диску. У директорії ж вказаний не сам файл, а лише линк на його фізичне місцезнаходження. Якщо раптом файлу там не виявляється, розумна система просить вставити відповідний девайс. Окрім цього, в Multics був наявний великий об'єм віртуальної пам'яті, що дозволяло робити имэйджи файлів із зовнішньої пам'яті у віртуальну. На жаль, але усі спроби налагодити в системі відносно дружній інтерфейс провалилися. Було вкладено багато грошей, а результат був декілька іншої, ніж хотілося дітям з Bell Labs. Проект був закритий. До речі, учасниками проекту значилися Кен Томпсон і Денис Ритчи. Попри те, що проект був закритий, вважається, що саме ОС Multics дала початок ОС Unix.