История создания и развития операционных систем

История развития операционных систем насчитывает много лет. Так как операционные системы появились и развивались в процессе конструирования компьютеров, то эти события исторически тесно связаны.

Первый настоящий цифровой компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэббиджем (Charles Babbage, 1792-1871). Хотя большую часть жизни Бэббидж посвятил попыткам создания «аналитической машины», он так и не смог заставить ее работать должным образом. Это была чисто механическая машина, так как технологии данного времени не были достаточно развиты для изготовления многих деталей и механизмов высокой точности. Первая аналитическая машина не имела операционной системы. Бэббидж понимал, что для успешного функционирования машины необходимо программное обеспечение, поэтому он пригласил Аду Лавлейс (Ada Lovelace), дочь знаменитого британского поэта Лорда Байрона, для совместной работы. Ада стала первым в мире программистом, и язык программирования Ada был назван в ее честь.

Программное и аппаратное обеспечение эволюционировали совместно, оказывая взаимное влияние друг на друга. Появление новых технических возможностей приводило к прорыву в области создания удобных, эффективных и безопасных программ, которые в свою очередь были направлены на поиск новых технических решений. Ниже приведена краткая историческая эволюция вычислительных систем.

1. Первое поколение (1945-1955): электронные лампы и коммутационные панели. Операционных систем нет. После неудачных попыток Бэббиджа в конструировании цифровых компьютеров вплоть до Второй мировой войны не было практически никакого прогресса. Примерно в середине 1940-х годов Говард Айкен (Howard Aiken) в Гарварде, Джон фон Нейман (John von Neumann) в Институте углубленного изучения в Принстоне, Дж. Преспер Эккерт (J. Presper Eckert), Вильям Мочли (William Maucl) в Пенсильванском университете, Конрад Цузе (Konrad Zuse) в Германии и многие другие продолжили работу в направлении создания вычислительных машин.

На первых вычислительных машинах использовались механические реле, которые были очень медлительны. Позже реле заменили электронными лампами. Машины получались громоздкими, заполняющими целые комнаты, с десятками тысяч электронных ламп. Каждую машину разрабатывала, строила, программировала, эксплуатировала и поддерживала в рабочем состоянии одна команда. Все программирование выполнялось на абсолютном машинном языке. Управление основными функциями машины осуществлялось при помощи соединения коммутационных панелей проводами. Фактически на компьютерах занимались только прямыми числовыми вычислениями, например расчетами таблиц синусов, косинусов и логарифмов. К началу 50-х годов появилась возможность записывать и считывать программы с перфокарт, но процедура вычислений оставалась прежней.

2. Второе поколение (1955 – начало 60-х): транзисторы и системы пакетной обработки. Пакетные операционные системы. В середине 50-х годов изобретение и применение транзисторов сделало компьютеры более надежными. Впервые сложилось четкое разделение между проектировщиками, сборщиками, операторами, программистами и обслуживающим персоналом. Машины, называемые мэйнфреймами, располагались в специальных комнатах с кондиционированным воздухом, где ими управлял целый штат профессиональных операторов. Чтобы выполнить задание программист сначала должен был записать его на бумаге (на Фортране или ассемблере), а затем перенести на перфокарты и передать оператору для последующей обработки. Для повышения эффективности использования машинного времени общепринятым решением стала система пакетной обработки. Суть системы заключалась в том, чтобы собрать полный комплект заданий (перфокарт) в комнате входных данных и затем переписать их на магнитную ленту при использовании небольшого недорогого компьютера. Например, компьютер класса IBM 1401 использовался для считывания карт, копирования лент и печати выходных данных, но не подходил для числовых вычислений; для вычислений использовались более дорогостоящие машины, такие как IBM 7094.

Структура типичного входного задания начиналась с перфокарты, на ко­торой указывалось максимальное время выполнения задания в минутах, за­гружаемый учетный номер и имя программиста. Затем поступала карта &SFORTRAN, дающая операционной системе указание загрузить компилятор языка Фортран с системной магнитной ленты. Эта карта следовала за программой, которую нужно было компилировать, а после нее шла карта SLOAD, указывающая операционной системе загрузить скомпилированную объектную программу. (Скомпилированные программы часто записывались на временных лентах, данные с которых могли стираться сразу после использования). Следом шла карта SRUN с данными, дающая операционной системе команду выполнять программу. Последняя карта завершения SEND отмечала конец задания. Эти примитивные управляющие перфокарты были предшественниками современных языков управления и интерпретаторов команд.

Большие компьютеры второго поколения использовались главным обра­зом для научных и технических вычислений, таких как решение дифференциальных уравнений в частных производных, часто встречающихся в физике и инженерных задачах. В основном на них программировали на языке Фор­тран и ассемблере. Типичными операционными системами были: FMS (Fortran Monitor System) и IBSYS (операционная система, которая была создана корпорацией IBM для компьютера IBM 7094).

3. Третье поколение (1960-1980): интегральные схемы и многозадачность. Первые многозадачные операционные системы. Период характеризуется переходом от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам. Вычислительная техника стала более надежной и дешевой. К началу 60-х годов большинство изготовителей компьютеров имели две отдельные, полностью несовместимые производственные линии:

- научные крупномасштабные компьютеры с пословной обработкой текста (например, IBM 7094, использовавшиеся для числовых вычислений в науке и технике);

- коммерческие компьютеры с посимвольной обработкой (например, IBM 1401, используемые банками и страховыми компаниями для сортировки и печатания данных).

В начальный период развития персональных компьютеров была создана операционная система USCD p-system. Основу этой системы составляла П-машина – программа, эмулирующая гипотетическую универсальную вычислительную машину. П-машина имитировала работу процессора, памяти и внешних устройств, выполняя специальные команды, называемые П-кодом. Программные компоненты П-системы (в том числе компиляторы) были составлены на П-коде, прикладные программы также компилировались в П-код. Главной отличительной чертой системы была минимальная зависимость от особенностей аппаратуры ПЭВМ, что обеспечивало переносимость П-системы на различные типы машин. Компактность П-кода и удобно реализованный механизм подкачки позволял выполнять сравнительно большие программы на ПЭВМ, имеющих небольшую оперативную память. Особенностью данной системы являлся преимущественно интерпретационный режим исполнения прикладных программ, что приводило к интенсивному обмену информацией между оперативной памятью и внешними накопителями и существенно замедляло работу.

Развитие и поддержка двух разных производственных линий для больших и малых ЭВМ для изготовителей было дорого и неудобно. Многим покупателям изначально требовалась небольшая машина, но через некоторое время возникала необходимость в более мощном компьютере. Корпорация IBM попыталась решить эти проблемы, выпустив серию программно-совместимых машин IBM/360, варьирующихся от компьютеров размером с IBM 1401 до машин, значительно более мощных, чем IBM 7094 для поддержки научных и коммерческих вычислений

Так как все машины имели одинаковую структуру и набор команд, то программы, написанные для одного компьютера, могли работать на всех других. Таким образом, одно семейство машин могло удовлетворить нужды всех покупателей. В последующие годы корпорация IBM выпустила компьютеры, совместимые с 360, серии: 370, 4300, 3080 и 3090.

Серия 360-тых стала первой основной линией компьютеров, на которой использовались мелкомасштабные интегральные схемы, дававшие преимущество в цене и качестве по сравнению с машинами второго поколения, созданными из отдельных транзисторов. В компьютерных центрах до сих пор можно встретить потомков этих машин. В настоящее время они используются для управления огромными базами данных (например, для систем бронирования и продажи билетов на авиалиниях) или как серверы узлов Интернета, которые должны обрабатывать тысячи запросов в секунду.

Преимущество одного семейства оказалось одновременно и его слабостью. Программное обеспечение (включая операционную систему OS/360) должно было одинаково хорошо работать на всех моделях компьютеров: в небольших системах (такие системы часто заменяли 1401-е и применялись для копирования перфокарт на магнитные ленты) и на огромных системах (такие системы, заменяли 7094-е и использовались для расчета прогноза погоды и других сложных вычислений). Кроме того, операционная система должна была поддерживать работу с разными внешними устройствами и разным их количеством.

Для решения поставленной задачи была разработана операционная система OS/360, которая состояла из миллионов строк, написанных на ассемблере разными программистами, и содержала много ошибок. Часть ошибок в последующих версиях исправлялась, но вместо них появлялись новые. Несмотря на свои огромные размеры и недостатки операционная система OS/360 и подобные ей операционные системы третьего поколения, созданные другими производителями компьютеров удовлетворяли требованиям большинства клиентов.

С повышением производительности процессоров увеличилась сложность задач, решаемых компьютерами. Повышению эффективности использования процессорного времени мешала низкая скорость работы механических устройств ввода-вывода (быстрый считыватель перфокарт мог обработать 1200 перфокарт в минуту, принтеры печатали до 600 строк в минуту). Вместо непосредственного чтения пакета заданий с перфокарт в память, стали использовать его предварительную запись, сначала на магнитную ленту, а затем и на диск. Когда в процессе выполнения задания требовался ввод данных, они стали читаться с диска. Точно так же выходная информация сначала копировалась в системный буфер и записывалась на ленту или диск, а печаталась только после завершения задания. Вначале действительные операции ввода-вывода осуществлялись в режиме off-line – при использовании других, более простых, отдельно стоящих компьютеров. В дальнейшем они стали выполняться на том же компьютере, который производил вычисления, то есть в режиме on-line. Такой прием получил название spooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line – совместная периферийная операция в интерактивном режиме) или подкачка-откачка данных. Введение техники спулинга в пакетные системы позволило совместить реальные операции ввода-вывода одного задания с выполнением другого задания, но потребовало разработки аппарата прерываний для извещения процессора об окончании этих операций.

Магнитные ленты были устройствами последовательного доступа, то есть информация считывалась с них в том порядке, в каком была записана. Появление магнитного диска, для которого не важен порядок чтения информации, то есть устройства прямого доступа, привело к дальнейшему развитию вычислительных систем. При обработке пакета заданий на магнитной ленте очередность запуска заданий определялась порядком их ввода. При обработке пакета заданий на магнитном диске появилась возможность выбора очередного выполняемого задания. Пакетные системы начали заниматься планированием заданий – задание стало выбираться в зависимости от наличия запрошенных ресурсов, срочности вычислений и др.

Дальнейшее повышение эффективности использования процессора было достигнуто с помощью мультипрограммирования – пока одна программа выполняла операцию ввода-вывода, процессор не простаивал (как при однопрограммном режиме), а выполнял другую программу; когда операция ввода-вывода заканчивалась, процессор возвращался к выполнению первой программы. Появление мультипрограммирования потребовало изменений в строении вычислительной системы, наиболее существенные из них:

- реализация защитных механизмов – программы не должны иметь самостоятельного доступа к распределению ресурсов, что привело к появлению привилегированных и непривилегированных режимов;

- реализация механизма прерываний – внешние прерывания оповещают операционную систему о происхождении асинхронного события, например завершения операции ввода-вывода; внутренние прерывания (исключительные ситуации) возникают, когда при выполнении программы возникают ситуации, требующие вмешательства операционной системы (например, деление на ноль; попытка нарушения защиты);

- развитие параллелизма в архитектуре – прямой доступ к памяти и организация каналов ввода-вывода позволили освободить центральный процессор от рутинных операций.

В организации мультипрограммирования важная роль отводилась операционной системы, которая стала отвечать за выполнение следующих операций:

- за организацию интерфейса между прикладной программой и операционной системой при помощи системных вызовов;

- за планирование использование процессора, (организация очереди из заданий в памяти потребовала выделение процессора одному из заданий);

- за сохранение контекста для обеспечения правильного продолжения вычислений (переключение с одного задания на другое требует сохранения содержимого регистров и структур данных, необходимых для выполнения задания);

- за упорядочение процессов размещения, замещения и выборки информации из памяти (управление памятью);

- за организацию хранения информации на внешних носителях в виде файлов и обеспечение доступа к конкретному файлу только определенным категориям пользователей;

- за обеспечение программ средствами коммуникации для возможного санкционированного обмена данными;

- за снабжение системы средствами синхронизации, которые необходимы для корректного обмена данными и разрешения конфликтных ситуаций, возникающих при работе с различными ресурсами.

Мультипрограммные системы обеспечили возможность более эффективного использования системных ресурсов (например, процессора памяти, периферийных устройств), но они еще долго оставались пакетными. Пользователь не мог непосредственно взаимодействовать с заданием и должен был предусмотреть с помощью управляющих карт все возможные ситуации. Отладка программ по-прежнему занимала много времени и требовала изучения многостраничных распечаток содержимого памяти и регистров или использования отладочной печати.

Самым важным достижением этого периода явилась многозадачность – управление разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства. Другим достижением операционных систем третьего поколения стала способность считывать задание с перфокарт на диск – спулинг. Когда текущее задание заканчивалось, операционная система загружала новое задание с диска в освободившийся раздел памяти и запускала его. Спулинг стали использовать так же для выдачи полученных данных. С появлением подкачки данных стали не нужны 1401-е, так как исчезли многократные переносы с магнитных лент.

Хотя операционные системы третьего поколения могли использоваться для больших научных вычислений и справлялись с крупными коммерческими обработками данных, они по существу, представляли собой разновидности систем пакетной обработки, в которых временной промежуток между передачей задания и возвращением результатов часто составлял несколько часов. Желание сократить время ожидания ответа привело к разработке режима разделения времени – варианту многозадачности, при котором у каждого пользователя есть свой диалоговый терминал.

Логическим расширением систем мультипрограммирования стали системы разделения времени (time-sharing). В них процессор переключался между задачами не только на время операций ввода-вывода, но и по прошествии определенного времени. Эти переключения происходили так часто, что пользователи могли взаимодействовать со своими программами во время их выполнения, то есть интерактивно. В результате появилась возможность одновременной работы нескольких пользователей на одной компьютерной системе. У каждого пользователя для этого должна быть хотя бы одна программа в памяти. Чтобы уменьшить ограничения на количество работающих пользователей, была внедрена идея неполного нахождения исполняемой программы в оперативной памяти. Основная часть программы находится на диске и фрагмент, который необходимо в данный момент выполнять, может быть загружен в оперативную память, а ненужный – выкачан обратно на диск. Это было реализовано с помощью механизма виртуальной памяти. Основным достоинством такого механизма явилось создание иллюзии неограниченной оперативной памяти ЭВМ.

В системах разделения времени пользователь получил возможность эффективно производить отладку программы в интерактивном режиме и записывать информацию на диск, не используя перфокарты, а непосредственно с клавиатуры. Появление on-line -файлов привело к необходимости разработки развитых файловых систем.

Первая серьезная система с режимом разделения времени CTSS (Compatible Time Sharing System – Совместимая система разделения времени) была разработана в Массачусетском технологическом институте на специально переделанном компьютере IBM 7094. Однако режим разделения времени не стал популярным до тех пор, пока не получили широкое распространение необходимые технические средства защиты.

После успеха системы CTSS Массачусетский технологический институт, система исследовательских лабораторий Bell Labs и корпорация General Electric (главный изготовитель компьютеров) начали разработку машины, которая должна была поддерживать сотни одновременно работающих пользователей в режиме разделения времени – MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service – мультиплексная информационная и вычислительная служба). Приблизительно 80 систем MULTICS было установлено в университетах и в больших компаниях. Так, компании General Motors, Ford и Управление национальной безопасности США оставили свои системы MULTICS только в конце 90-х годов, проработав на них более 30 лет. Существовало много причин, по которым система MULTICS не получила широкого распространения. Одной из них было то, что система была написана на языке PL/I, компилятор которого появился лишь спустя несколько лет. Несмотря на неудачу с точки зрения коммерции, система MULTICS значительно повлияла на развитие последующих операционных систем.

Еще одним важным моментом данного времени был большой рост мини-компьютеров, начиная с выпуска машин класса PDP-1 корпорацией DEC в 1961 году, которые обладали очень маленькой оперативной памятью, но стоили дешево и поэтому имели большой спрос. Некоторые виды работ они выполняли с такой же скоростью, что и IBM 7094, что дало толчок к появлению новой индустрии мини компьютеров. Кен Томпсон (Ken Thompson), один из специалистов по компьютерам в Bell Labs, работавший над проектом MULTICS, решил для мини-компьютера PDP-7 написать усеченную однопользовательскую версию операционной системы MULTICS, которая позже развилась в операционную систему UNIX.

Впоследствии появилось очень много версий операционной системы UNIX. Чтобы стало возможным писать программы, работающие в любой UNIX -системе, Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE разработал стандарт системы UNIX, называемый POSIX, который теперь поддерживают большинство версий UNIX. Стандарт POSIX определяет минимальный интерфейс системного вызова, который должны поддерживать совместимые системы UNIX. Некоторые другие операционные системы теперь тоже поддерживают интерфейс POSIX. В 1987 году Кен Томпсон создал маленький клон системы UNIX для образовательных целей – MINIX. Функционально система MINIX очень похожа на UNIX, включая поддержку стандарта POSIX.

Желание иметь свободно распространяемую рабочую версию MINIX (в противоположность образовательной) привело финского студента Линуса Торвальд (Linus Torvalds) к написанию системы Linux. Эта система была разработана на основе операционной сстемы MINIX и первоначально обладала ее характерными особенностями, например, поддерживала ту же файловую систему. Позже система Linux была значительно расширена, но сохранила большую часть структуры, общей как для системы MINIX, так и для системы UNIX, на которой и была основана.

4. Четвертое поколение (с 1980 года по наши дни): персональные компьютеры, классически сетевые и распределенные системы. Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (LSI, Large Scale Integration) – кремниевых микросхем, содержащих тысячи транзисторов на одном квадратном сантиметре. В 1974 году, когда компания Intel выпустила первый универсальный 8-разрядный центральный процессор Intel 8080 для него потребовалась операционная система, с помощью которой можно было бы его протестировать.

Компания Intel привлекла к разработкам одного из своих консультантов Гэри Килдэлла (Gary Kildall), который вместе с другом вначале сконструировал контроллер для 8-дюймового гибкого диска, недавно выпущенного компанией Shugart Associates, затем подключил диск к процессору Intel 8080. Таким образом, появился первый микрокомпьютер с диском для которого в 1974 году Килдэлл написал дисковую операционную систему СР/М (Control Program for Microcomputers – программа управления для микрокомпьютеров), положившую начало созданию операционных систем для микро-ЭВМ. В 1977 году компания Digital Research переработала ОС СР/М, чтобы сделать эту систему пригодной для работы с другими 8-разрядными машинами.

В рамках операционной системы СР/М было создано программное обеспечение значительного объема, включающее трансляторы с языков Бейсик, Паскаль, Си, Фортран, Кобол, Лисп, Ада и др., текстовые и табличные процессоры, системы управления базами данных, графические пакеты, символьные отладчики и другие проблемно ориентированные программы. Успех системы в значительной степени был обусловлен ее предельной простотой и компактностью, возможностью быстрой настройки на различные конфигурации ПЭВМ. Первая версия системы занимала всего 4 Кб, что было весьма важно в условиях ограниченности объемов памяти ПЭВМ того времени. Позже было написано множество прикладных программ, работающих в операционной системе СР/М, что позволило ей занимать высшую позицию в мире микрокомпьютеров на протяжении 5 лет.

В начале 80-х корпорация IBM разработала IBM PC (Personal Computer-персональный компьютер) и начала искать для него программное обеспечение. Сотрудники IBM обратились к Биллу Гейтсу (Bill Gates), чтобы получить лицензию на право использования его интерпретатора языка Бейсик (BASIC). Они также поинтересовались, не знает ли он операционную систему, которая могла бы работать на IBM PC. Гейтс посоветовал обратиться к Килдэллу, главе компании Digital Research, но их сотрудничество не стало успешным, поэтому Корпорация IBM снова обратилась к Гейтсу с просьбой обеспечить ее операционной системой.

После повторного запроса Гейтс выяснил, что в компании изготовителе компьютеров, Seattle Computer Products, есть подходящая операционная система DOS (Disk Operating System – дисковая операционная система). Он выкупил операционную систему DOS и создал пакет программ DOS/BASIC, который был куплен компанией IBM. Впоследствии для усовершенствования программы корпорация IBM пригласила Билла Гейтса и Тима Патерсона (Tim Paterson), автора DOS, ставшего первым служащим компании Гейтса Microsoft. Видоизмененная система была переименована в MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System) и быстро заняла доминирующее положение на рынке IBM PC. Самым важным оказалось решение Гейтса продать MS-DOS компьютерным компаниям для установки вместе с их оборудованием.

Позже был написан стандарт MSX, который определял ОС и характеристики аппаратных средств для школьных ПЭВМ. Согласно стандарту MSX машина должна была иметь: оперативную память объемом не менее 16 Кб; постоянную память объемом 32 Кб с встроенным интерпретатором языка Бейсик; цветной графический дисплей с разрешающей способностью 256 х 192 точки и 16 цветами; трехканальный звуковой генератор на 8 октав; параллельный порт для подключения принтера; контроллер для управления внешним накопителем, подключаемым снаружи.

Операционная система такой машины должна была обладать следующими свойствами: требуемая память – не более 16 Кб, совместимость с СР/М на уровне системных вызовов, совместимость с DOS по форматам файлов на внешних накопителях на основе гибких магнитных дисков, поддержка трансляторов языков Бейсик, Си, Фортран и Лисп. Таким образом, эта операционная система, получившая название MSX-DOS, учитывала необходимость поддержки обширного программного обеспечения, разработанного для СР/М, и одновременно ориентировалась на новые разработки, связанные с DOS.

С появлением ПЭВМ, использующих 16-разрядные микропроцессоры типа Intel 8088 и 8086, операционная система MS DOS стала доминирующей и самой долголетней. С момента появления в 1981 году MS DOS распространилась настолько широко, что завоевала право считаться самой популярной в мире. Когда в 1983 году появился компьютер IBM PC/AT с центральным процессором Intel 80286, операционная система СР/М доживала свои последние дни. Позже система MS-DOS широко использовалась на компьютерах с процессорами 80386 и 80486. Хотя первоначальная версия MS-DOS была довольно примитивна, последующие версии системы выходили более совершенными с новыми свойствами, включая многое, позаимствованное от UNIX. В настоящее время для MS DOS разработан огромный фонд программного обеспечения:

- трансляторы для практически всех популярных языков высокого уровня: Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, Модула-2, Лисп, Лого, АПЛ, Форт, Ада, Кобол, ПЛ-1, Пролог, Смолток и др., причем для большинства языков существует несколько вариантов трансляторов;

- инструментальные средства для разработки программ в машинных кодах: ассемблеры, символьные отладчики и др., которые сопровождаются редакторами, компоновщиками и другими сервисными системами, необходимыми для разработки сложных программ;

- кроме системного программного обеспечения для DOS создано множество прикладных программ.

Операционные системы СР/М, MS-DOS и другие для первых микрокомпьютеров полностью основывались на вводе команд с клавиатуры. Затем, благодаря исследованиям, проведенным в 60-е годы Дагом Энгельбартом (Doug Engelbart) в научно-исследовательском институте Стэнфорда (Stanford Research Institute), это свойство операционной системы изменилось. Энгельбарт изобрел графический интерфейс пользователя (GUI, Graphical User Interface), состоящий из окон, значков, различных меню и мыши. Эту идею переняли разработчики из Xerox PARC и встроили в сконструированные ими машины.

Однажды Стив Джобе (Steve Jobs), который изобрел компьютер Apple, посетил PARC и увидел GUI. Он осознал его потенциальную ценность и приступил к созданию Apple с графическим интерфейсом. Это привело к проекту Lisa, который был слишком дорог и потерпел коммерческую неудачу. Вторая попытка Джобса, Apple Macintosh, имела огромный успех не только из-за недорогой цены, но и потому, что на нем работал дружественный интерфейс, то есть предназначенный для пользователей, ничего не знающих о компьютерах и не желающих чему-либо обучаться.

В первом проекте дисплей был монохромным, во втором – цветным, но оба имели высокую разрешающую способность и скорость вывода графической информации. Операционные системы для этих машин были спроектированы так, чтобы максимально использовать возможности работы с графикой. В них используется многооконный интерфейс и манипулятор мышь. Для выбора той или иной операции или рабочего объекта на экран выводится несколько условных графических символов (пиктограмм), среди которых пользователь делает выбор с помощью мыши.

Когда корпорация Microsoft решила создать преемника MS-DOS, она находилась полностью под влиянием успехов компании Macintosh. Была разработана система, получившая название Windows, которая на протяжении 10 лет, с 1985 по 1995 год, исполняла роль графической среды поверх операционной системы MS-DOS. В 1995 году вышла в свет автономная версия Windows 95, которая включила в себя множество особенностей операционной системы MS-DOS, но только для загрузки и выполнения старых программ. В 1998 году была выпущена измененная версия этой системы – Windows 98, которая все еще содержала большое количество программ 16-разрядного ассемблера Intel.

Другой операционной системой Microsoft стала Windows NT (NT, New Technology – новая технология), которая на определенном уровне совместима с Windows 95, но ее ядро полностью переписано. Это 32-разрядная система. Дэвид Катлер, главный разработчик Windows NT, был также одним из создателей операционной системы VMS для компьютеров VAX, поэтому некоторые идеи системы VMS присутствуют и в Windows NT. Корпорация Microsoft ожидала, что первая же версия Windows NT вытеснит MS-DOS и все другие версии Windows, так как это была система, намного превосходящая предыдущие, но надежда не оправдалась. И только системе Windows NT 4.0 удалось получить относительно широкое распространение, особенно в корпоративных сетях. Версия Windows NT 5.0 была переименована в Windows 2000 в начале 1999 года. Она должна была стать преемником Windows 98 и Windows NT 4.0. Но этому также не было суждено случиться, поэтому корпорация Microsoft выпустила еще одну версию Windows 98, названную Windows Me (Me, Millennium edition – выпуск тысячелетия).

Главным соперником Windows в мире персональных компьютеров становится система UNIX, которая является самой сильной операционной системой для рабочих станций и сетевых серверов. Она стала особенно популярна на машинах с высокопроизводительными RISC -процессорами (RISC, reduced instruction set computer – компьютер с сокращенным набором команд). На компьютерах с процессорами Pentium популярной альтернативой Windows для студентов и других разнообразных пользователей становится Linux.

Хотя многие пользователи UNIX, особенно опытные программисты, предпочитают командный интерфейс графическому, почти все UNIX -системы поддерживают оконную систему, созданную в Массачусетсском технологическом институте. Она называется X Windows. Эта система оперирует основными функциями окна, позволяя пользователю создавать, удалять, перемещать окна и изменять их размеры с помощью мыши. Часто поверх системы X Windows может быть установлен полный графический интерфейс, например Motif, придающий системе UNIX внешний вид системы типа Microsoft Windows или как у компьютера Macintosh.

С середины 80-х годов начали развиваться сети персональных компьютеров, управляемые сетевыми и распределенными операционными системами. В сетевой операционной системе пользователи могут регистрироваться на удаленных машинах и копировать файлы с одной машины на другую. Каждый компьютер работает под управлением локальной операционной системы и имеет своего собственного локального пользователя. Сетевые операционные системы несущественно отличаются от однопроцессорных операционных систем. Дополнительно им требуются: сетевой интерфейсный контроллер; специальное низкоуровневое программное обеспечение, поддерживающее работу контроллера; программы, разрешающие пользователям удаленную регистрацию в системе и доступ к удаленным файлам.

Распределенная операционная система представляется пользователям традиционной однопроцессорной системой, хотя она и составлена из ряда процессоров, которые автоматически обрабатывают программы и файлы. Распределенные системы позволяют прикладным задачам одновременно обрабатываться на нескольких процессорах, поэтому требуется сложный алгоритм загрузки процессоров для оптимизации распараллеливания.

Первоначально прототипы современных операционные системы создавались как средство, освобождающее операторов ЭВМ второго поколения от рутинных работ (по установке лент и колод перфокарт на соответствующие внешние устройства, по загрузке программ для исполнения, по обработке ошибок при чтении данных и сбоях процессора, по составлению очередности прохождения отдельных заданий, перемотке лент и т.д.). Ко второй половине 80-х годов на мировом рынке ПЭВМ утвердились три группы операционных систем, ориентированных на определенные классы ПЭВМ.

1.Простейшие операционные системы для 8-разрядных ПЭВМ с оперативными запоминающими устройствами емкостью 50…150 Кб и внешней памятью на гибких магнитных дисках. В группу простейших операционных систем входят: ОС ДВК, МИКРОС, МикроДОС, СР/М-80. Эти системы были рассчитаны на обслуживание одного пользователя, причем в каждый момент в памяти ПЭВМ могла находиться только одна прикладная программа. Сервис, предоставляемый пользователю, был минимален. Операционные системы этой группы характеризуются предельной простотой процедур обращения к ядру системы и достаточной гибкостью работы с устройствами внешней памяти.

2.Инструментальные однопользовательские операционные системы для 16-разрядных ПЭВМ с оперативными запоминающими устройствами емкостью 256…1024 Кб (файлы размещаются как на гибких дисках, так и на жестких дисках). В группу инструментальных однопользовательских операционных систем входят: РАФОС-2 (с модификациями), МИКРОС-86, АДОС для ПЭВМ «Искра 1030/1130», ДОС для ПЭВМ ЕС-1840/1841, MS-DOS.

3.Мобильные инструментальные операционные системы для 32-разрядных ПЭВМ с оперативными запоминающими устройствами емкостью более 1 Мб. К этой группе относятся операционные системы: UNIX, XENIX, ИНМОС, ДЕМОС, МНОС, СР/М-68К.