2.Краткая история эволюции вс.(3,4)

Необходимо рассматривать историю развития ВС а не ОС т.к. техническое обеспечение и ПО эволюционировали совместно, оказывая взаимное влияние друг на друга. Появление новых технических возможностей приводило к прорыву в области создания удобной, эффективной и безопасной программы, а свежие идеи программной области стимулировали поиски новых технических решений. Именно эти критерии: удобство, безопасность и эффективность играли роль факторов в эволюции ВС.

I период 1954-55

Ламповые машины, ОС нет.

В сер. 40-х были созданы первые ламповые выч. устройства и появ.ся принцип проги,хранящиися в памяти (Джон Фон Неймон июнь 1945). В то время одна и та же группа людей участвовала в проектир-ии “эксплуатации и программ-ии ВС”. Програ-ие осуществлялось исключительно на машинном уровне, об ОС не было и речи. Все задачи по организации выч.процесса решались вручнуюкаждым программистом с пультом управления. Прога загружалась в память машины в лучшем случае с колоды перфокарт, а обычно с помощью панелей переключателей. Отладка прог велась с пульта управления с помощью изучения состояния памяти и регистров машин. В конце этого периода появл-ся первые системы ПО. 51-52 появл-ся компиляторы портранов, 54-Assembler. Этот период хар-ся крайней высокой стоимостью ВС,малым кол-ом и низкой эффективностью использ-ия.

II период(55-нач. 60)

Компы на основе транзисторов. Пакетные ОС.

В сер. 50-х начался новый период в развитие выч. техники, связанный с появлением нов. технич. базы-полупроводниковых элементов. Применение транзисторов вместо часто перегоравших электронных ламп привело к повышению надёжности компов. Размеры компов уменьшились, снизилась стоимость эксплуатации и обслуживания выч. техники. Началось использ-ие ЭВМ коммерч. фирмами. Наблюдается бурное развитие алгоритмич. языков: LISP, COBOL, ALGOL-60, PL-1. Появились первые настоящие компиляторы, редакторы связи, библиотеки математич. Служебных подпог. В этот период происходит разделение персонала на программеров и операторов, специалистов по эксплуатации и разработчиков ВМ. Изменился сам процесс прогона проги. Польз-ль приносит прогу с входными данными в виде колонны перфокарти указ-ет необходимые ресурсы, такая колода получила назв-ие задание. Оператор загружает задание в память машины и запускает его на выполнение. Выходные данные печатаются на принтере. Смена запрошенных ресурсов вызывает преостановку выполнения программ, и процессы часто простаиваются. Для повышения эффективности использ-ия компа задания с похожими ресурсамисобира.т вместе, создавая пакет заданий. Появл-ся 1-ые сист. пакетной которые просто автоматизируют запуск одной проги из пакета за др., тем самым увеличивает коэф-нт загрузки ЦП. Для реализации таких пакетных систем был разработан формализованный язык упрвления заданиями. Системы пакетной обработки стали прообразом совр. ОС., они были первыми сист. прогами, предназначенные для упр-ия выч. процессами.

III начало 60-ых -1980г.

Компьютеры на основе интегральных микросхем. Первая многозадачная ОС.

Этот период характеризуется использованием интегральных микросхем, вместо отдельных полупроводниковых приборов, что повысило производительность процессов.

Из-за низкой скорости устройств ввода вывода начинают использовать предварительную запись пакета заданий на магнитный диск.

Выходная информация сначала выводится на диск и печатается с него. Вначале эти операции осуществляются в режиме offline, т.е. с помощью др. компонентов. Затем в режиме online, т.е. на компьютере, где выполнились вычисления. Этот прием получил название simultaneous peripheral operation on line (spooling). Этот прием позволили совместить операции ввода вывода одного задания с выполнением др. задания, что потребовало разработки аппарата прерываний для извещения процессора об окончании этих операций появления магнитного диска, для которого не важен порядок чтения информации, привело к возможности выбора очередного задания – пакетные системы стали заниматься планированием задания в зависимости от наличия запрошенных ресурсов, срочности и т.д.

3.Появление мультипрограммирования привело к дальнейшему росту эффективности работы процессора. Суть его в том , что пока одно программа выполняет ввод вывод, ЦП не простаивает, а выполняет другую программу. Когда ввод вывод заканчивается ЦП снова выполняет 1-ую программу. При этом каждая программа загружается в свой участок памяти, называемой разделом и не должна влиять на выполнение других программ. Важную роль здесь играет аппаратная поддержка. Её основные черты следующие:

• Реализация защиты

Программы не должны сами распределять ресурсы, что приводит к появлению привилегированных и непривилегиролванных задач. Первый, направленный компонент ввода вывода могут работать в привилегированном или защитном режиме. Кроме того необходима защита памяти для изоляции пользовательских программ друг от друга и ОС от них.

• Наличие прерываний

Внешние прерывния извещают ОС о асинхронных событиях, направленных, о конце операции ввода-вывода. Внутренние прерывания (исключительные ситуации) возникают, когда при выполнении программы необходимо вмешательство ОС, направленной при попытке деления на нуль или при попытке наружной защиты.

• Параллелизм в архитектуре

Прямой доступ к памяти и организация каналов вводы вывода освободили ЦП от рутинных операций

При мультипрограммном режиме ОС отвечает за следующие операции:

Организация интерфейса между прикладными программами и ОС при помощи системных вызовов

Планирование использования процессора заключается в организации очереди из заданий в памяти и выделения процессора одному из заданий

Создание контекста заданий, т.е. сохранение содержимого регистра и структуры данных необходимы при выполнении задания при переключение с одного задания на другое

Реализация стратегии управления памятью, замещения и выборку информатии из памяти по-скольку память это ограниченные ресурсы

Организация хранения информации на внешних носителях в виде файлов и их защита от несанкционированного доступа

1)Обеспечение средствами коммуникаций для обмена данными между заданиями

2)Решение конфликта между конкурирующими программами и координация программами своих действий, т.е. обеспечение синхронизации

Мультипрограммная система обеспечивает возможность более эффективного использования системных ресурсов, но они ещё долго оставались пакетами. Появление электронных дисплеев решило эту проблему. Логическим расширением мультипрограммной системы стали системы разделения времени. В них ЦП переключались между заданиями не только во время операции ввода вывода но и по происшествии определенного времени. эти переключения происходили достаточно часто, чтобы пользователи могли взаимодействовать ос своими заданиями во время их выполнения, т.е интерактивно. Появлялась возможность работы нескольких пользователей на одной компьютерной системе, чтобы уменьшить ограничение на количество пользователей была испльзована идея неполного нахождения выполнимой программы в памяти. Основная часть программы находится на диске, а фрагмент, который необходим в данный момент выполнить может быть загружен в ОП., а ненужный выкачен обратно на диск. Это реализуется с помощью механизма виртуальной памяти. Создается иллюзия неограниченного времени, отладка программы ведется в интерактивном режиме и информация вводится на диск с Клавы. Появление online файлов пивело к разработке развитых файловых систем.