31.2. История развития программных средств эвм.

Программирование для ЭВМ 1-го поколения велось в кодах машины, и пользователь при решении своей задачи получал в свое распоряжение все ресурсы, работая с ними напрямую. Даже первыеоперационные системы (ОС), появившиеся в конце 40-х годов и представляющие собой наборы простых программ ввода/вывода суммарным объемом в несколько сотен команд, не изменили сути дела, т.к. пользователи либо знали их наизусть, либо для своих целей создавали собственные сервисные ПС. Да и пользователи того периодапринципиально отличались от современного массового пользователя;первые были хорошо знакомы с архитектурой ЭВМ, системой ее команд и режимами ее функционирования; программирование и отладка программ велись в кодахЭВМ, как правило, непосредственно за ее пультом, отображающим состояние всех основных компонент (регистров, ОП и др.); решаемые задачи в массе своей были сугубо научными и носили вычислительный характер; пользователи составляли узкий достаточно замкнутый круг, специалистов, проявляя многие элементыклановости.

В середине 50-х годов большинство ЭВМ 2-го поколения работало под управлением ОС, обеспечивающих пакетный режим обработки: система собирала программы, подготовленные разными пользователями, и быстро выполняла их одну за другой, сокращая накладные издержки оператора и лучше планируя вычислительные ресурсы машины. Таким образом, ОС уже в значительной мере осуществлялиинтерфейс междулогическим уровнем пользователя ифизическим уровнем аппаратуры. ОС этого периода называлисьсупервизорами илимониторами, дополнительно к своей основной функции загрузки программ распределяя ОП, обслуживая ВП и управляя вводом/выводом. Многие из ОС данного периода включали библиотеки стандартных и часто используемых процедур и программ, а также трансляторы с первогоязыка программирования высокого уровня (ЯВУ)Fortran, разработанного и внедренного в фирме IBM в 1956 г.

На данном этапе развития ПО пользователь отделяется от непосредственного интерфейса с ЭВМ посредством ЯВУ с их трансляторами ОС с пакетным режимом обслуживания (запросы на которое оформляются на языке управления заданиями — ЯУЗ) и операторским обслуживанием.Задание пользователя в этом случае имеет следующую организацию:Заголовок задания ||Операторы ЯУЗ ||Программа || Заголовок данных ||Данные || Конец задания, при этом программа и данные могут выбираться из ВП ЭВМ или непосредственно находиться в самомпакете задания. Наряду с наличием отрицательных качеств данный подход имелреволюционизирующее влияние на дальнейшее развитиеприкладного аспекта использования ЭВМ, из которых отметим только некоторые. Прежде всего, появление более развитогосистемного ПО (СПО) позволило автоматизировать многие функции по обеспечению работы пользователя с ВС, существенноснизив требования к его квалификации в области знания архитектурной организации аппаратной части ВС. Важным следствием этого явилась возможность существенного расширениякруга пользователей ЭВМ за счет упрощения интерфейса с ними, освободив от целого ряда специальных знаний по ЭВМ и снабдив его рядом важных ПС (библиотеки стандартных программ, ЯВУ с трансляторами и др.), позволивших снизить требования к специальным знаниям по ВТ, сложность архитектуры и организации которой существенно возросла к этому времени.

В начале 60-х годов появились первые ОС с разделением времени, которые позволили ЦП переключать обслуживание с одной задачи на другую, создаваяиллюзию одновременной работы с ЭВМ многих пользователей. Наиболее бурное развитие ОС данного периода началось с появлением ЭВМ 3-го поколения, имеющих аппаратную поддержку основных элементов функционирования ОС: системы прерываний, средств защиты ОП от несанкционированного доступа, а также развитую систему ввода/ вывода, развитые средства микропрограммирования и др. При создании подобных систем возник и был успешно решен ряд важных проблем, позволивших обеспечить разделение во времени основных ресурсов ЭВМ. Решение этих проблем привело к разработке механизмов синхронизации параллельных процессов, виртуальной памяти и системы ввода/вывода, а также интерактивных командных языков. Наряду с этим ОС данного периода включали достаточно большое число различного назначения ЯВУ(Fortran, Algol, Basic, PL/1 и др.), позволяющих пользователю решать разнообразные задачи из различных областей. По мере того как ОС становились все более сложными (беря на себя все больше функций по управлению достаточно сложной системой разнообразных аппаратных средств и мультипрограммными процессами обработки информации), они разрастались в объеме. Наиболее известная система 60-х годов OS/360 фирмы IBM содержала более 1 млн. команд, в к 1975 г. ОСMultics, разработаннаяMTI и фирмойBell Laboratories - уже более 20 млн. команд. ОС 70-х годов не только обеспечивали режим мультипрограммирования на сложной архитектуре аппаратных средств, но и режимтелеобработки, что еще больше отдаляло пользователя от непосредственного общения с аппаратной частью ВС. Усложнение и увеличение программной среды ЭВМ не только существенно расширило их функциональные возможности, оптимизировало управление сложными вычислительными процессами и ресурсами в режиме мульти-, телеобработки и интерактивном, но и потребовало от пользователя не только здания ЯВУ, но и ЯУЗ, обеспечивающего интерфейс заданий пользователя с ОС-средой. Однако эти дополнительные знания с лихвой окупались предоставляемыми в обмен возможностями: ЯВУ для разработки прикладного ПО и ЯУЗ высокого уровня для обеспечения интерфейса с программнойоболочкой ЭВМ.

Лишь 4-е поколение, в недрах которого появилась персональная компьютерная технология на базе ПК, позволило вновь приблизить массового пользователя к вычислительным ресурсам, но не к самой аппаратной среде. И если первые ПК, имеющие очень простые операционные среды, еще позволяли пользователю брать на себя некоторые функции по управлению основными ресурсами, то с ростом мощности ПК (превосходящими по возможностям ЭВМ общего назначения 3-го поколения) происходило усиление оболочки СПО не только за счет усложнения ОС, но и в связи с появлениемоболочек для самих ОС. Такие оболочки, напримерMS Windows, используя ОС в качестве программногоядра, существенно повышают уровень интеллектуальности интерфейсапользователь — ЭВМ, вместе с тем еще больше отдаляя его от аппаратной компоненты. Учитывая массово-персональный характер использования ПК, такое решение является единственно верным —физически максимально приблизив вычислительные ресурсы к пользователю, максимально удалить от него внутреннюю кухню ПК (его аппаратную среду + СПО), повысив уровеньлогического интерфейса с ней. И если еще несколько лет тому назад пользователь ПК так же, как и с предыдущим поколением ЭВМ, все еще должен был использовать командный язык ОС(MS-DOS, CP/M, Unix и др.), то с появлением операционных оболочекWindows-типа, он получил возможность работы с ресурсами ПК налогико-графическом уровне, который потребовал от большинства прикладных пользователи только самых общих знаний о СПО и используемых ими ПС. Для пользователей, разрабатывающих ПС в той или иной предметной области, потребовались лишь знания некоторого ЯВУ и организации интерфейса его ПС с операционной средой. В связи с изложенным, схему современногоинтерфейса проблемной среды пользователя с аппаратно-программной средой ВС можно представить рис.31.2.