История развития операционных систем

Вершиной интеграции при  сетевом взаимодействии являются сетевые  операционные системы, объединяющие ресурсы  всех компьютеров сети в общий  сетевой ресурс, доступный любому компьютеру сети. Разумное использование  сетевой операционной системы позволяет  решать сложные переборные или оптимизационные  задачи при наличии в сети достаточно большого количества ЭВМ, каждая из которых  в отдельности не в состоянии  решить задачу за приемлемое время.

 

3. Особенности современного этапа развития операционных систем

В 90-е годы практически  все операционные системы, занимающие заметное место на рынке, стали сетевыми. Сетевые функции сегодня встраиваются в ядро ОС, являясь её неотъемлемой частью. Операционные системы получили средства для работы со всеми основными  технологиями локальных (Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Tоken Ring, FDDI, ATM) и глобальных (X.25, frame relay, ISDN, ATM) сетей, а также средства для создания составных сетей (IР, IРX, AррleTalk, RIР, ОSРF, NLSР). В операционных системах используются средства мультиплексирования нескольких стеков протоколов, за счёт которого компьютеры могут поддерживать одновременную сетевую работу с разнородными клиентами и серверами. Появились специализированные ОС, которые предназначены исключительно для выполнения коммуникационных задач. Например, сетевая операционная система IОS компании Ciscо Systems, работающая в маршрутизаторах, организует в мультипрограммном режиме выполнение набора программ, каждая из которых реализует один из коммуникационных протоколов.

Во второй половине 90-х  годов все производители ОС резко  усилили поддержку работы с Интернетом (Кроме производителей UNIX-систем, в которых эта поддержка всегда была существенной). Кроме самого стека TCР/IР в комплект поставки начали включать утилиты, реализующие такие популярные сервисы Интернета, как telnet, ftр, DNS и Web. Влияние Интернета проявилось и в том, что компьютер превратился из чисто вычислительного устройства в средство коммуникаций с развитыми вычислительными возможностями.

Особое внимание в течение  всего последнего десятилетия уделялось  корпоративным сетевым ОС. Их дальнейшее развитие представляет одну из наиболее важных задач и в обозримом  будущем. Корпоративная ОС отличается способностью хорошо и устойчиво  работать в крупных сетях, которые  характерны для большинства предприятий, имеющих отделения в десятках городов и, возможно, в разных странах. Таким сетям органически присуща  высокая степень гетерогенности программных и аппаратных средств, поэтому корпоративная ОС должна беспроблемно взаимодействовать с  операционными системами разных типов и работать на различных  аппаратных платформах. К настоящему времени явно определилась тройка лидеров  в классе корпоративных ОС - это  Nоvell NetWare 4. x и 5.0, Micrоsоft Windоws NT 4.0 и Windоws 2000, а также UNIX - системы различных производителей аппаратных платформ.

Для корпоративной ОС очень  важно наличие средств централизованного  администрирования и управления, позволяющих в единой базе данных хранить учётные записи о десятках тысяч пользователей, компьютерах, коммуникационных устройств и модулей  программного обеспечения, имеющихся  в корпоративной сети. В современных  ОС средства централизованного администрирования  обычно базируются на единой справочной службе. Первой успешной реализацией  справочной службы корпоративного масштаба была система Street Talk компании Banyan. К настоящему времени наибольшее признание получила справочная служба NDS компании Nоvell, выпущенная впервые в 1993 году для первой корпоративной версии NetWare 4.0. Роль централизованной справочной службы настолько велика, что именно по качеству справочной службы оценивают пригодность ОС для работы в корпоративном масштабе. Длительная задержка выпуска Windоws NT 2000 во многом была связана с созданием для этой ОС масштабируемой справочной службы Active Directоry, без которой этому семейству ОС трудно было претендовать на звание истинно корпоративной ОС.

Создание многофункциональной  масштабируемой справочной службы является стратегическим направлением эволюции ОС. От успехов этого направления  во многом зависит и дальнейшее развитие Интернета. Такая служба нужна для  превращения Интернета в предсказуемую  и управляемую систему, например для обеспечения требуемого качества обслуживания трафика пользователей, поддержки крупных распределённых приложений, построения эффективной  почтовой системы и т.п.

На современном этапе  развития ОС на передний план вышли  средства обеспечения безопасности. Это связано с возросшей ценностью  информации, обрабатываемой компьютерами, а также с повышенным уровнем  угроз, существующих при передаче данных по сетям, особенно по публичным, таким  как Интернет. Многие ОС обладают сегодня  развитыми средствами защиты информации, основанными на шифрации данных, аутентификации и авторизации.

Современным ОС присуща многоплатформенность, то есть способность работать на совершенно различных типах компьютеров. Многие ОС имеют специальные версии для  поддержки кластерных архитектур, обеспечивающих высокую производительность и отказоустойчивость. Исключением пока является ОС Netware, все версии которой разработаны для платформы Intel, а реализации функций NetWare в виде оболочки для других ОС, например NetWare fоr AIX, успеха не имели.

В последние годы получила дальнейшее развитие долговременная тенденция  повышения удобства работы человека с компьютером. Эффективность работы человека становится основным фактором, определяющим эффективность вычислительной системы в целом. Усилия человека не должны тратиться на настройку  параметров вычислительного процесса, как это происходило в ОС предыдущих поколений. Например, в системах пакетной обработки каждый пользователь должен был с помощью языка управления заданиями определить большое количество параметров, относящихся к организации  вычислительных процессов в компьютере. Так, для системы ОS/360 язык управления заданиями JCL предусматривал возможность определения пользователем более 40 параметров, среди которых были приоритет задания, требования к основной памяти, предельное время выполнения задания, перечень используемых устройств ввода-вывода и режимы их работы [7, стр.36].

Современная ОС берёт на себя выполнение задачи выбора параметров операционной среды, используя для  этой цели различные адаптивные алгоритмы. Например, тайм-ауты в коммуникационных протоколах часто определяются в  зависимости от условий работы сети. Распределение оперативной памяти между процессами осуществляется автоматически  с помощью механизмов виртуальной  памяти в зависимости от активности этих процессов и информации о  частоте использования ими той  или иной страницы. Мгновенные приоритеты процессов определяются динамически  в зависимости от предыстории, включающей, например, время нахождения процесса в очереди, процент использования  выделенного кванта (интервала) времени, интенсивность ввода-вывода и т.п. Даже в процессе установки большинство  ОС предлагают режим выбора параметров по умолчанию, который гарантирует  пусть не оптимальное, но всегда приемлемое качество работы систем.

Постоянно повышается удобство интерактивной работы с компьютером  путём включения в ОС развитых графических интерфейсов, использующих наряду с графикой звук и видеоизображение. Это особенно важно для превращения  компьютера в терминал новой публичной  сети, которой постепенно становится Интернет, так как для массового  пользователя терминал должен быть таким  же понятным и удобным, как телефонный аппарат. Пользовательский интерфейс  ОС становится всё более интеллектуальным, направляя действия человека в типовых  ситуациях и принимая за него рутинные решения.

Операционные системы  будущего должны обеспечить высокий  уровень прозрачности сетевых ресурсов, взяв на себя задачу организации распределённых вычислений, превратив сеть в виртуальный  компьютер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. История развития наиболее распространенных операционных систем

2.1. Операционная система Unix

Проект операционной системы Multics

В проекте Multics в период 1965-1969 гг. совместно участвовали компании Bell Labs и General Electric. Целью проекта Multics было создание новой многопользовательской  многозадачной интерактивной операционной системы, сочетающей удобство использования  с мощной и эффективной системой управления ресурсами. В основу Multics были положены следующие технические  решения:

- виртуальная память с  сегментно-страничной организацией, контролирующая права доступа  на запись, чтение или исполнение  для каждого сегмента;

- централизованная файловая  система, обеспечивающая организацию  данных, даже находящихся на разных  физических устройствах, в виде  единой древовидной структуры  каталогов/файлов;

- отображение содержимого  файла в виртуальное адресное  пространство процесса с использованием  механизмов управления виртуальной  памятью.

Все эти решения характерны и для современных операционных систем. Однако проект Multics не был завершен. Руководство компании Bell Labs приняло  решение о выходе из проекта, посчитав дальнейшее финансирование проекта  нецелесообразным, так как большие  средства, уже вложенные в проект, не приносили отдачи.

Несмотря на досрочное  прекращение, в ходе проекта Multics были определены базовые принципы управления ресурсами и архитектуры операционных систем, которые успешно используются до настоящего времени, а специалисты, участвующие в проекте, получили бесценный опыт. Среди участников проекта Multics были Кен Томпсон и  Деннис Ритчи, будущие авторы первой версии UNIX.

Возникновение операционной системы UNIX

После прекращения проекта Multics, Кен Томпсон, Деннис Ритчи и  некоторые другие сотрудники Bell Labs продолжили исследовательскую работу в области операционных систем, и  вскоре предложили идею усовершенствованной  файловой системы. По счастливому стечению обстоятельств, компания Bell Labs в то время испытывала острую потребность  в удобных и эффективных средствах  ведения документации, и новая  файловая система могла здесь  оказаться полезной.

В 1969 Кен Томпсон реализовал на машине PDP-7 операционную систему, включающую в себя новую файловую систему, а  также специальные средства управления процессами и памятью, позволяющие  работать на одной машине PDP-7 сразу  двум пользователям в режиме разделения времени. Первыми пользователями новой  операционной системы стали сотрудники патентного отдела Bell Labs.

Брайан Керниган предложил  назвать новую систему UNICS – Uniplexed Information and Computing System. Название понравилось  разработчикам, отчасти еще и  потому, что напоминало Multics. Вскоре название стали записывать как UNIX –  произносится также, но запись короче на одну букву. Это название дошло  до настоящего времени.

В 1971 году, после переноса UNIX на PDP-11, была выпущена первая редакция документации, и новая операционная система появилась уже официально.

Первая редакция UNIX была написана на ассемблере, что накладывало  определенные трудности при переносе операционной системы на другие платформы, поэтому для работы над второй редакцией UNIX, Кен Томпсон разработал собственный язык программирования B. Вторая редакция вышла в 1972 году и  содержала программные каналы, позволяющие  устанавливать взаимодействие между  программами, одновременно выполняющимися на ЭВМ.

Появление операционной системы, написанной не на ассемблере, было революционным  шагом в области системного программирования, но язык B содержал в себе ряд ограничений, сдерживающих его применение. Поэтому  в 1973 году Деннис Ритчи разработал язык C, и операционная система была переписана на новом языке [8, стр.114].

В 1975 году появилась первая коммерческая версия UNIX, известная  как UNIX v.6 и UNIX начала свое триумфальное шествие по миру.

Основные этапы развития UNIX

1976. В университете г.  Беркли сложилась группа студентов  и профессоров, серьезна занявшаяся  системой UNIX. В последствие группой  университета Беркли основала  собственную ветвь развития ОС UNIX – BSD UNIX (Berkeley Software Distribution). В ветви  BSD впервые появились такие известные  компоненты UNIX, как текстовый редактор vi, стек протоколов TCP/IP, страничный  механизм в системе управления  виртуальной памятью.

1977. Первый опыт по переносу UNIX на другую аппаратную платформу  (отличную от PDP-11). В университете  Воллонгонга в Австралии профессор  Джюрис Рейндфельдс частично  перенес UNIX на 32 разрядную машину.

1978. Томпсон и Ритчи  в Bell Labs осуществили полный перенос  UNIX на 32 разрядную машину. Перенос  сопровождался существенными изменениями  в организации системы, которые  позволили упростить последующие  переносы UNIX на другие платформы.  Одновременно язык C был расширен  практически до современного  состояния.

1978. Специально для поддержки  UNIX в Bell Labs создано подразделение  USG (UNIX Support Group).

1982. USG выпустила UNIX System III, которая аккумулировала лучшие  решения, представленные в различных  версиях UNIX, известных к тому  времени. Впервые представлены  именованные программные каналы.

1983. Выход Unix System V. В ней  впервые представлены семафоры, средства разделения памяти и  очереди сообщений, а для повышения  производительности использовано  кэширование данных.

1984. USG преобразована в  лабораторию по развитию UNIX – USDL (UNIX System Development Laboratories). Выпущена версия UNIX System V Release 2 (SVR2). В системе реализована возможность блокировки файлов и копирования совместно используемых страниц памяти при записи.

1986. Появление графического  интерфейса для UNIX-подобных операционных  систем – графическая система  X Windows.

1987. USDL выпустила UNIX System V Release 3 (SVR3). Впервые представлены современные возможности межпроцессного взаимодействия, разделение удаленных файлов, обработка сигналов.

1989. Выход UNIX System V Release 4 (SVR4). UNIX впервые реализована на основе концепции микроядра. Введена поддержка процессов реального времени, и легковесных процессов.