Место unix в истории вычислительных систем

Презентация 1-11: история операционных систем

За полвека существования операционные системы прошли сложный путь, огромное влияние на который оказало развитие вычислительной аппаратуры. Хотя большинство алгоритмов и подходов в операционных системах было разработано в 1960–1970-х годах, в настоящее время операционные системы продолжают развиваться и видоизменяться согласно потребностям пользователей. Можно выделить три основные характеристики, ставшие уже обязательными для большинства операционных систем: переносимость между различными аппаратными архитектурами, многозадачность и многопользовательский режим работы.

В этом разделе не будет излагаться подборная и полная история операционных систем вообще и даже долгая и запутанная история самой UNIX — за этим стоит обратиться к специальным изданиям (см. список литературы). Здесь будет только обозначена роль UNIX в развитии самого представления о том, что такое «операционная система» и основные этапы распространения UNIX в разных типах вычислительных систем.

Что было до операционных систем

С середины 1950-х годов началось бурное развитие вычислительной техники, связанное с появлением полупроводниковых элементов. Вместе с этим заметный прогресс наблюдался в автоматизации программирования и организации вычислений, в эти годы появились первые алгоритмические языки (Алгол, Фортран, Кобол). Для организации эффективного совместного использования трансляторов, библиотечных программ и загрузчиков в штат многих вычислительных комплексов были введены специальные сотрудники — операторы. Но как бы быстро они ни работали, они не могли состязаться в производительности с работой компьютера. Для решения этой проблемы были разработаны системы пакетной обработки, которые автоматизировали последовательность действий оператора. Оператор составлял пакет заданий, которые в дальнейшем без его участия запускались на выполнение специальной программой — монитором.

Операционные системы для мэйнфреймов

В 1965–1975 годах появилось следующее поколение компьютеров: стала возможна реализация сложных компьютерных архитектур (например, IBM/360) и практически всех основных механизмов, присущих современным операционным системам: многозадачность, поддержка многотерминального многопользовательского режима работы, виртуальная память, файловые системы, разграничение доступа и сетевая работа. Но такие системы всё ещё были очень редки и чрезвычайно дороги.

Одним из главных достижений стал переход к мультипрограммированию — способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера одновременно находится несколько программ, попеременно выполняющихся на одном процессоре. Для того чтобы у пользователя оставалось ощущение непосредственного взаимодействия с компьютером, был разработан такой вариант мультипрограммирования, как системы разделения времени. Каждый пользователь работает за своим терминалом (подробнее терминалы рассматриваются в разделе «Терминал»), тогда как все процессы работают псевдопараллельно (как было показано выше, в разделе «Обзор компьютерных систем»).

Появление операционной системы unix

В середине 1970-х годов наряду с мэйнфреймами получили широкое распространение мини-компьютеры (слово «мини-» сейчас может показаться смешным, такие компьютеры занимали объём в несколько шкафов), такие как PDP-11. Архитектура таких компьютеров была заметно упрощена по сравнению с мэйнфреймами (что значительно снижало стоимость — с миллионов до сотен тысяч долларов), что сказалось на операционных системах для этих компьютеров — они были лишены части функций, например многопользовательского режима работы.

Важным этапом в истории мини-компьютеров и операционных систем в целом явилось появление операционной системы UNIX в лаборатории Bell Labs компании AT&T. Изначально она была разработана для мини-компьютера PDP-7 и включала в себя множество архитектурных особенностей более сложных операционных систем, такие как разделение времени и многопользовательская работа. В 1970-х годах началось массовое использование операционной системы UNIX, к этому времени она была переписана на языке программирования высокого уровня С, что заметно облегчило её переносимость. Поскольку эта операционная система распространялась вместе с исходными текстами, она стала первой операционной системой, в которою могли вносить изменения энтузиасты. Очень значительную роль открытые исходные тексты UNIX сыграли в распространении этой системы в образовательной и научной среде, прежде всего в университетах. Наиболее известен в этой области проект BSD (Berkley Software Distribution) — академическая версия UNIX, созданная в университете Беркли. Впоследствии BSD стал основой для очень многих коммерческих и некоммерческих проектов, в том числе широко распространённой сегодня свободной реализации UNIX — FreeBSD.

Удачные архитектурные решения UNIX, гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили этой операционной системе завоевать рынок не только мини-компьютеров, но и мэйнфреймов, серверов, рабочих станций на базе RISC-процессоров. Многие появившиеся впоследствии операционные системы позаимствовали некоторые ключевые идеи UNIX: переносимость на основе языка C, иерархическую файловую систему, интерфейс командной строки.