Какая операционная система была на первых компьютерах
Обновлено: 06.07.2024
Рассматривая эволюцию ОС, следует иметь в виду, что разница во времени реализации некоторых принципов организации отдельных операционных систем до их общего признания, а также терминологическая неопределенность не позволяет дать точную хронологию развития ОС. Однако сейчас уже достаточно точно можно определить основные вехи на пути эволюции операционных систем.
Существуют также различные подходы к определению поколений ОС. Известно разделение ОС на поколения в соответствии с поколениями вычислительных машин и систем [4, 13, 22]. Такое деление нельзя считать полностью удовлетворительным, так как развитие методов организации ОС в рамках одного поколения ЭВМ, как показал опыт их создания, лежит в достаточно широком диапазоне. Другая точка зрения не связывает поколение ОС с соответствующими поколениями ЭВМ . Так, например, известно определение поколений ОС по уровням входного языка ЭВМ, режимам использования центральных процессоров, формам эксплуатации систем и т. п.
Видимо, наиболее целесообразным следует считать выделение этапов развития ОС в рамках отдельных поколений ЭВМ и ВС .
Первым этапом развития системного программного обеспечения можно считать использование библиотечных программ, стандартных и служебных подпрограмм и макрокоманд. Концепция библиотек подпрограмм является наиболее ранней и восходит к 1949 году. С появлением библиотек получили развитие автоматические средства их сопровождения – программы-загрузчики и редакторы связей. Эти средства использовались в ЭВМ первого поколения, когда операционных систем как таковых еще не существовало (рис.3.2).
Стремление устранить несоответствие между производительностью процессоров и скоростью работы электромеханических устройств вводавывода, с одной стороны, и использование достаточно быстродействующих накопителей на магнитных лентах и барабанах (НМЛ и НМБ), а затем на магнитных дисках (НМД), с другой стороны, привело к необходимости решения задач буферизации и блокирования-деблокирования данных. Возникли специальные программы методов доступа, которые вносились в объекты модулей редакторов связей (впоследствии стали использоваться принципы полибуферизации). Для поддержания работоспособности и облегчения процессов эксплуатации машин создавались диагностические программы. Таким образом, было создано базовое системное программное обеспечение .
С улучшением характеристик ЭВМ и ростом их производительности стала ясна недостаточность базового программного обеспечения ( ПО ). Появились операционные системы ранней пакетной обработки – мониторы. В рамках системах пакетной обработки во время выполнения любой работы в пакете ( трансляция , сборка , выполнение готовой программы) никакая часть системного ПО не находилась в оперативной памяти, так как вся память предоставлялась текущей работе. Затем появились мониторные системы, в которых оперативная память делилась на три области: фиксированная область мониторной системы, область пользователя и область общей памяти (для хранения данных, которыми могут обмениваться объектные модули).
Началось интенсивное развитие методов управления данными, возникала такая важная функция ОС, как реализация ввода-вывода без участия центрального процесса – так называемый спулинг (от англ. SPOOL – Simultaneous Peripheral Operation on Line ).
Появление новых аппаратных разработок (1959-1963 гг.) – систем прерываний, таймеров, каналов – стимулировало дальнейшее развитие ОС [4, 13]. Возникли исполнительные системы, которые представляли собой набор программ для распределения ресурсов ЭВМ, связей с оператором, управления вычислительным процессом и управления вводом-выводом. Такие исполнительные системы позволили реализовать довольно эффективную по тому времени форму эксплуатации вычислительной системы – однопрограммную пакетную обработку. Эти системы давали пользователю такие средства, как контрольные точки, логические таймеры, возможность построения программ оверлейной структуры , обнаружение нарушений программами ограничений, принятых в системе, управления файлами , сбор учетной информации и др.
Однако однопрограммная пакетная обработка с ростом производительности ЭВМ не могла обеспечить экономически приемлемый уровень эксплуатации машин. Решением стало мультипрограммирование – способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находится несколько программ, попеременно выполняющихся одним процессором, причем для начала или продолжения счета по одной программе не требовалось завершения других. В мультипрограммной среде проблемы распределения ресурсов и защиты стали более острыми и трудноразрешимыми.
Теория построения операционных систем в этот период обогатилось рядом плодотворных идей. Появились различные формы мультипрограммных режимов работы, в том числе разделение времени – режим, обеспечивающий работу многотерминальной системы . Была создана и развита концепция виртуальной памяти, а затем и виртуальных машин. Режим разделения времени позволил пользователю интерактивно взаимодействовать со своими программами, как это было до появления систем пакетной обработки.
Одной из первых ОС, использующих эти новейшие решения, была операционная система МСР (главная управляющая программа ), созданная фирмой Burroughs для своих компьютеров В5000 в 1963 году. В этой ОС были реализованы многие концепции и идеи, ставшие впоследствии стандартными для многих операционных систем (рис.3.3):
- мультипрограммирование;
- мультипроцессорная обработка;
- виртуальная память;
- возможность отладки программ на исходном языке;
- написание операционной системы на языке высокого уровня.
Известной системой разделения времени того периода стала система CTSS (Compatible Time Sharing System ) – совместимая система разделения времени, разработанная в Массачусетском технологическом институте (1963 год) для компьютера IBM -7094 [37]. Эта система была использована для разработки в этом же институте совместно с Bell Labs и General Electric системы разделения времени следующего поколения MULTICS (Multiplexed Information And Computing Service ). Примечательно, что эта ОС была написана в основном на языке высокого уровня EPL (первая версия языка PL/1 фирма IBM ).
Одним из важнейших событий в истории операционных систем считается появление в 1964 году семейства компьютеров под названием System /360 фирмы IBM , а позже System /370. Это было первой в мире реализацией концепции семейства программно и информационно совместимых компьютеров, ставшей впоследствии стандартной для всех фирм компьютерной отрасли.
Рис. 3.3. Этапы развития операционных систем (продолжение)
Нужно отметить, что основной формой использования ЭВМ как в системах разделения времени, так и в системах пакетной обработки , стал многотерминальный режим. При этом не только оператор, но и все пользователи получали возможность формулировать свои задания и управлять их выполнением со своего терминала. Поскольку терминальные комплексы скоро стало возможным размещать на значительных расстояниях от компьютера (благодаря модемным телефонным соединениям), появились системы удаленного ввода заданий и телеобработки данных. В ОС добавились модули, реализующие протоколы связи.
К этому времени произошло существенное изменение в распределении функций между аппаратными и программными и программными средствами компьютера. Операционная система становится "неотъемлемой частью ЭВМ", как бы продолжением аппаратуры. В процессорах появился привилегированный (" Супервизор " в OS/360 ) и пользовательский ("Задача" в OS/360 ) режимы работы, мощная система прерываний, защита памяти , специальные регистры для быстрого переключения программ, средства поддержки виртуальной памяти и др.
В начале 70-х годов появились первые сетевые ОС, которые позволили не только рассредоточить пользователей, как в системах телеобработки данных, но и организовать распределенное хранение и обработку данных между компьютерами, соединенными электрическими связями. Известен проект ARPANET MO США. В 1974 году IBM объявила о создании собственной сетевой архитектуры SNA для своих мэйнфреймов, обеспечивающей взаимодействие типа " терминал – терминал ", " терминал – компьютер ", " компьютер – компьютер ". В Европе активно разрабатывалась технология построения сетей с коммутацией пакетов на основе протоколов Х.25.
К середине 70-х годов наряду с мэйнфреймами широкое распространение получили мини-компьютеры ( PDP-11 , Nova, HP). Архитектура мини-компьютеров была значительно проще, многие функции мультипрограммных ОС мэйнфреймов были усечены. Операционные системы мини-ЭВМ стали делать специализированными ( RSX -11M – разделение времени , RT-11 – OC реального времени) и не всегда многопользовательскими.
Важной вехой в истории мини-компьютеров и вообще в истории операционных систем явилось создание ОС UNIX . Написал эту систему Кен Томпсон (Ken Thompson), один из специалистов по компьютерам в BELL Labs , работавший над проектом MULTICS . Собственно, его UNIX – это усеченная однопользовательская версия системы MULTICS . Первоначальное название этой системы – UNICS (UNiplexed Information and Computing Service ) – "примитивная информационная и компьютерная служба". Так в шутку была названа эта система, поскольку MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service ) – мультиплексная информационная и компьютерная служба. С середины 70-х годов началось массовое использование ОС UNIX , написанной на 90% на языке С. Широкое распространение С-компиляторов сделало UNIX уникальной переносимой OC, а поскольку она поставлялась вместе с исходными кодами, то она стала первой открытой операционной системой. Гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили ей занять прочные позиции во всех классах компьютеров – от персональных до супер-ЭВМ .
Доступность мини-компьютеров послужила стимулом для создания локальных сетей. В простейших ЛВС компьютеры соединялись через последовательные порты. Первое сетевое приложение для ОС UNIX – программа UUCP ( Unix to Unix Copy Program) – появилось в 1976 году.
Дальнейшее развитие сетевых систем шло со стеком протоколов TCP/IP . В 1983 году он был принят MO США в качестве стандарта и использован в сети ARPANET . В этом же году ARPANET разделилась на MILNET (для военного ведомства США) и новую ARPANET , которую стали называть Internet .
Все восьмидесятые годы характерны появлением все более совершенных версий UNIX : Sun OS, HP-UX , Irix, AIX и др. Для решения проблемы их совместимости были приняты стандарты POSIX и XPG, определяющие интерфейсы этих систем для приложений.
Еще одним знаменательным событием для истории операционных систем стало появление в начале 80-х годов персональных компьютеров. Оно послужило мощным толчком для распределения локальных сетей, в результате поддержка сетевых функций стала для ОС ПК необходимым условием. Однако и дружественный интерфейс , и сетевые функции появились у ОС ПК не сразу [37].
Наиболее популярной версией ОС раннего этапа развития персональных компьютеров была MS-DOS компании Microsoft – однопрограммная, однопользовательская ОС с интерфейсом командной строки. Многие функции, обеспечивающие удобство работы пользователя, в этой ОС предоставлялись дополнительными программами – оболочкой Norton Commander , PC Tools и др. Наибольшее влияние на развитие программного обеспечения ПК оказала операционная среда Windows , первая версия которой появилась в 1985 году. Сетевые функции также реализовались с помощью сетевых оболочек и появились в MS-DOS версии 3.1. В это же время вышли в свет сетевые продукты Microsoft – MS-NET , а позже – LAN Manager , Windows for Workgroup, а затем и Windows NT.
Другим путем пошла компания Novell, ее продукт NetWare является операционной системой со встроенными сетевыми функциями. ОС NetWare распространялась как операционная система для центрального сервера локальной сети и за счет специализации функций файл -сервера обеспечивала высокую скорость удаленного доступа к файлам и повышенную безопасность данных. Однако эта ОС имела специфический программный интерфейс ( API ), что затрудняло разработку приложений.
В 1987 году появилась первая многозадачная ОС для ПК – OS/2 , разработанная Microsoft совместно с IBM . Эта была хорошо продуманная система с виртуальной памятью, графическим интерфейсом и возможностью выполнять DOS -приложения. Для этой ОС получили распространение сетевые оболочки LAN Manager (Microsoft) и LAN Server ( IBM ). Эти оболочки уступали по производительности файловому серверу NetWare и потребляли больше аппаратных ресурсов, но имели важные достоинства. Они позволяли выполнять на сервере любые программы, разработанные для OS/2 , MS-DOS и Windows . Кроме того, можно было использовать компьютер , на котором они работали, в качестве рабочей станции. Однако неудачная рыночная судьба OS/2 не позволила системам LAN-Manager и LAN-Server захватить заметную долю рынка, но принципы работы этих сетевых систем во многом нашли свое воплощение в ОС 90-х годов – MS Windows NT.
В 80-е годы были приняты основные стандарты на коммуникационные технологии для локальных сетей: в 1980 г. – Ethernet , в 1985 г. – Token King, в конце 80-х – FDDI ( Fiber Distributed Data Interface ), распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам, двойное кольцо с маркером. Это позволило обеспечить совместимость сетевых ОС на нижних уровнях, а также стандартизировать операционные системы с драйверами сетевых адаптеров .
Для ПК применялись не только специально разработанные для них ОС ( MS-Dos , NetWare, OS/2 ), но и адаптировались уже существующие ОС, в частности, UNIX . Наиболее известной системой этого типа была версия UNIX компании Santa Cruz Operation ( SCO UNIX ).
В 90-е годы практически все операционные системы, занимающие заметное место на рынке, стали сетевыми. Сетевые функции встраиваются в ядро ОС, являясь ее неотъемлемой частью. В ОС используются средства мультиплексирования нескольких стеков протоколов, за счет которого компьютеры могут поддерживать одновременную работу с разнородными серверами и клиентами. Появились специализированные ОС, например, сетевая ОС IOS компании Cisco System , работающая в маршрутизаторах.
Во второй половине 90-х годов все производители ОС усилили поддержку средств работы с интерфейсами. Кроме стека протоколов TCP/IP , в комплект поставки начали включать утилиты, реализующие популярные сервисы Интернета: telnet, ftp , DNS , Web и др.
Особое внимание в последнем десятилетии (и в настоящее время) уделялось корпоративным сетевым операционным системам. Это одна из наиболее важных задач в обозримом будущем. Корпоративные ОС должны быть хорошо и устойчиво работать в крупных сетях, которые характерны для крупных организаций (предприятий, банков и т.п.), имеющих отделения во многих городах и, возможно, в разных странах. Корпоративная ОС должна беспроблемно взаимодействовать с ОС разного типа и работать на различных аппаратных платформах. Сейчас определилась лидеры в классе корпоративных ОС – это MS Windows 2000 /2003/2008, UNIX и Linux-системы, а также Novell NetWare 6.5.
Технический прогресс не стоит на месте. Уже сегодня мы ездим на экологически чистых электрокарах, пользуемся мобильной связью в любой точке мира, практически у каждого есть персональный компьютер. В XXI веке уклон пошел на автоматизацию всех процессов. Как люди жили без ПК? Вся информация преподносилась исключительно на бумаге, это было очень неудобно и затратно в финансовом плане. Потом изобрели компьютеры, а вместе с ними и операционные системы (ОС). История создания операционных систем очень занимательна. Сегодня мы разберем процесс их внедрения в нашу жизнь подробно. Начнем!
Первые попытки
Перед обществом всегда стоял извечный вопрос: как сделать так, чтобы можно было хранить и пользоваться информацией без письменных и печатных источников? Профессия машинистки в те годы была очень востребованной, потому что именно они были «прообразами» нынешней клавиатуры, набирая различного рода тексты.
Физики, математики и инженеры всего мира бились над воплощением в жизнь такого устройства. Решалось множество технологических задач, попутно открывались новые зависимости и фундаментальные законы этих точных наук. В конечном итоге в первой половине 1940-х годах были созданы первые цифровые компьютеры и ЭВМ.
Это были громоздкие устройства, предназначавшиеся исключительно для нужд армии. Их невозможно было транспортировать, все операции осуществлялись с помощью специально обученных людей. Это была техника без операционной системы. Они выполняли простейшие математические действия и некоторые экономические операции.
Так продолжалось до второй половины 1950-х. Постоянно наращивались мощности, однако спектр выполняемых задач оставался практически одним и тем же, что и на заре существования.
Кто, как и когда создал первую операционную систему?
Наверное, этот застой так бы и продолжался, если бы у человечества не было желания сконструировать такие устройства. Несмотря на высокий уровень развития технологий в таких сверхдержавах, как США и СССР, они тоже очень долго бились над этой задачей. Она была решена.
В каком году создали первую операционную систему? История создания операционных систем очень сложна. Первыми цели достигли Соединенные Штаты Америки. В 1955 году миру явилась ОС GM-NAA, предназначенная для цифровых компьютеров. Работала посредством системного монитора, была совместима и с ЭВМ.
Кто создал первую операционную систему? Над этой проблемой параллельно работали два американских изобретателя — Р. Патрик и О. Мок. Они трудились на благо разных компаний — General Motors и North American Aviation (NAA). В результате многих безуспешных попыток они решили всё же объединить свои усилия. В соавторстве они и явили миру ту платформу. Она работала на архитектуре IBM 701 для IBM 704. Основной задачей являлось ускоренное выполнение программ после компиляции предыдущей. Это ускоряло рабочий процесс.
Где создали первую операционную систему? Как уже было отмечено, первая в мире ОС была создана в США. Конечно, руководство СССР не могло с этим смириться, однако в советской стране это нововведение появилось гораздо позже, через 13 лет. Она называлась «Диспетчер-68». Тогда партийное руководство очень гордилось этим «достижением», однако по возможностям она уступала американским во много раз.
Что было дальше? Далее технологии постоянно улучшались, однако чего-то примечательного не изобреталось. Типичными были FMS, IBSYS и др.
Эта система была создана в 1969 году. Кодеры благодарны ей тем, что на основе был создан язык программирования «Си». Сейчас она распространена в серверных системах различных компаний мира.
Авторами стали девелоперы из компании AT & T. Она неоднократно модернизировалась. Самым известным изобретением на ядре UNIX стала другая ОС — Linux. Отличалась она от предшественников следующим:
- • Дана возможность работать с файлами данных, в том числе и для настройки.
- • Улучшенная командная строка.
- • Отдельно стоящая виртуальная машина — терминал. Это был способ взаимодействия пользователей с этой ОС.
Эти концепции используются и по сей день. Особенно важен здесь первый пункт списка, так как именно он дал решающий толчок к развитию системы каталогов и файлов, которыми мы пользуемся сегодня.
PLATO
В 1972 году появилась ОС PLATO. Тут прослеживается некоторая схожесть с современными компьютерами: на терминалах PLATO можно было работать с растровой и векторной графикой. Их панель была сделана из плазмы, отдавала оранжевым оттенком. Стоит сказать, что многие наработки послужили базой для популярных сегодня премиальных ПК фирмы Apple.
Кроме того, в качестве задач ей преподносили старые-добрые вычисления, симуляцию процессов через графику. В общем, она помогала обучаться школьникам, студентам. Военные также использовали ее, но в меньшей степени.
Единственным минусом на тот момент была дороговизна изготовления компонентов для работы с ней: блока, клавиатуры. Встраивание базового кода было также недешевым. Розничная цена из-за этого была высока — от 12. 000 долларов.
MS-DOS
На момент выхода в 1981 году это была самая современная операционная система. В то же время она была и самая простая для понимания: в качестве элемента коммуникации использовалась только командная строка, в которую нужно было писать то, чего хочет пользователь от компьютера, по определенным алгоритмам. Ею поддерживались дискеты.
Это была среда для появления первых «домашних хакеров», которых мы сегодня знаем под именами программистов-самоучек. Некоторые люди сегодня, запуская эмуляторы этой системы, обучаются базовому взаимодействию с каталогами и основам задания команд именно на этой платформе.
Однако через время некоторые пользователи начали присылать письма о том, где было сказано, что их раздражает постоянная необходимость вводить какие-то команды, чтобы получить доступ к чему-либо. Плюс черный интерфейс пришелся не по вкусу большинству. Нужно было что-то предпринимать для выхода из кризисной ситуации. На этом фоне и появляется следующий экземпляр. О нем пойдет речь далее.
Изобретение Windows
Самая узнаваемая, популярная в мире и наилучшее решение для пользователей, которые решают «просто работать за компьютером». О чем идет речь? Конечно же, о Windows!
Первая версия этой ОС была выпущена в 1985 году (1. 0x). Сконструирована на основе предшествующего продукта — MS-DOS. Компания-производитель — всем известный Microsoft, вначале не была на таком хорошем счету. Фактически это было немного отличающееся от DOS детище.
Однако 1. 0х предлагала широкий выбор новых возможностей, благодаря которым пользователи получали преимущество над владельцами других ОС. Но был еще один аспект, который перечеркивал все достоинства: цена на оборудование. Нужно было купить мышь, клавиатуру, физическую и оперативную память, процессор… В то время это всё стоило очень дорого, поэтому Windows могли себе позволить настоящие богачи.
Хотя и в наше отмечается устойчивая тенденция на подорожание комплектующих к ПК, однако тогда это было особенно ощутимо из-за другой ценовой политики и большей стоимости доллара.
В 2. 0х впервые появляется оконная система, которая полностью оправдывает название. Повышена производительность, можно было установить расширенный модуль памяти.
В Windows 3. x ориентировались на улучшения со стороны пользовательского интерфейса и мультимедийных возможностей. Применена технология многозадачности. С этого момента Microsoft начинает конкурентную борьбу с другими IT-компаниями.
В 1995 году выходит разновидность под одноименным цифровым обозначением — Windows 95. Производители проделали огромную работу и улучшили все компоненты (в первую очередь — производительность), исправили множество прошлых недочетов. Она отложилась в общественном сознании как надежная и простая. Появилась первая мелодия запуска системы. В дальнейшем другие композиции сопровождали людей уже беспрерывно. В общем, версия получила огромный коммерческий успех.
Windows 98. Полностью переработан порядок доступа в Интернет, добавлены все существующие на тот момент сетевые протоколы. Можно сказать, что пользователь становился полноправным членом Всемирной паутины. Работа с несколькими мониторами стала реальностью уже в то время, до того, как это стало одной из «фишек» современных стримеров.
Windows XP
А вот следующую ОС наверняка знает каждый человек в этом мире — Windows XP. Простое, приятное глазу оформление учитывало все вкусовые предпочтения, а заставка надолго засела в памяти. Настолько, что на ее основе создаются мемы в соцсетях.
Интегрированный удаленный доступ позволил решать проблемы дистанционно. С «System Restore» можно было не беспокоиться о сохранности данных, если что-то пойдет не так, ведь можно просто восстановить систему через специальную точку. Установка дополнительного архивного ПО стала не нужна. Усовершенствовалась система поддержки мультимедийных форматов.
Она до сих пор остается доминирующей в некоторых странах. Что интересно, в этот список попала и такая страна как Армения.
Windows Vista
Наверное, самая неудачный продукт Microsoft на тот момент. Сроки выхода срывались, с завидной периодичностью переносились, а что в итоге? Был получен крайне неоптимизированный продукт: всё лагало и вылетало. Разработчики игр даже не хотели портировать на нее свои проекты. Особенно резко восприняли ее на территории стран Европы.
Windows 7
Эту ОС ставят в пример нынешним версиям, говоря, что это именно то, чего все хотели. Это еще более доработанная XP, то есть, намного лучше, чем когда-либо. Она была усложнена в техническом плане, системные требования стали более высокими, но отдача от этого была очень хорошая. Конечно, большинство изменений затронули дизайн, однако было и то, что повышало удобство пользователей, например, функция уведомлений и нормальное обновление компонентов.
Классическая офисная ОС, в которой нет ничего лишнего. Доля рынка высока — около 6% на 2020 год. Она еще долго будет на плаву.
Windows 8, 8. 1, 10, 11
Все три компонента было решено объединить в один пункт, потому что они относятся к системам нового поколения, которые показывают постепенно растущий коэффициент лени по принципу «чем дальше — тем хуже».
От нестареющей классики не осталось и следа: появились «плитки» — переработанное меню «Пуск». Внедрено множество никому не нужных бесполезных функций, которые стали нагружают систему настолько, что забирается чуть ли не 10% мощности Вашего ПК. Люди, которые перешли с восьмерки на 10-ку, поймут это. Если бы в Windows 8, 8. 1 и 10 не было такого нагромождения ненужного, то они были бы идеальны.
Важно! Помните, что мнение автора может не совпадать с Вашим. У каждой системы есть свои приверженцы и противники.
Почти ничего нельзя сказать про новоиспеченную Windows 11 — пока что о ней смешанные отзывы. Новое меню «Пуск», интеграция с мобильными устройствами, перевод общей концепции на вектор «Windows — услуга». Вроде бы неплохо, но это всё еще в полусыром виде. Пока что невозможно оценить потенциал к развитию — на момент написания статьи (ноябрь 2021 года) прошло недостаточно времени.
Изобретение Linux
Выпущена в 1991 году, на 6 лет позже Windows. Основана на ядре UNIX. Исходный код открыт — это значит, что платформу можно модифицировать как угодно, разрабатывая свои собственные версии.
Все действия осуществляются через командную строку. Это может показаться немного старомодным, но, с другой стороны, это практично и не создает ничего лишнего. В наше время популярность этой системы значительно ниже конкурентов в лице Apple и Windows, но целевая аудитория сформирована достаточно четко.
Система удобна для тех, кто любит настраивать всё под себя, что-то дорабатывая или беря из Интернета. Существует мнение, что в мире не существует двух полностью идентичных компьютеров на базе Linux, так как дистрибутивов сборок на данный момент очень много. Конкуренты пошли по другому пути — «Включил и работай».
Свою нишу она заняла и в качестве базы для серверов и суперкомпьютеров, так как она «легче» других ОС в аппаратном плане. Помогает в разгрузке и вышеназванная командная строка.
Вполне возможно, что за время написания этой статьи вышло еще несколько пользовательских дистрибутивов. В этом и есть основное преимущество открытого исходного кода — полная свобода в модернизации. Он предоставляет простор для творчества, стирая все границы.
История создания и развития операционных систем была тем самым переломом, после которого прогресс пошел нескончаемым потоком. Да, сегодня на компьютерах мы пишем тексты, создаем таблицы и презентации, общаемся или просто слушаем музыку… Благодаря чему? Windows, MacOS, Linux. Операционным системам. Это заставляет задуматься. Всего лишь одно изобретение изменило мир технологий. Может, и Вам стоит попробовать? Дерзайте!
Исторически первые вычислительные комплексы не имели операционных систем. Каждая программа писалась индивидуально под каждую модель вычислительной машины и не могла переноситься. При создании новой ЭВМ приходилось переписывать под нее ранее созданные программы. Естественно что в связи с ростом числа программ это не вызывало приступов оптимизма, что в свою очередь породило работы по созданию программного обеспечения в форме прослойки между аппаратным обеспечением и программами.
В конце 1960-х годов Bell Labs начал обобщать все наработки по существующим операционным системам и до 1975 года (окончательная редакция) родил одновременно два эпохальных продукта: язык программирования Си и операционную систему UNIX, созданную на базе ОС MULTICS (разработчик - потомок русских эмигрантов Виктор Александрович Высоцкий). Почему эпохальные? Си - первый платформонезависимый язык (исходный код не требуется подгонять под каждую аппаратную архитектуру), а UNIX - первая ОС, способная за счет механизма названного "ядро", обеспечить работу программ на разных аппаратных платформах без изменения.
Ремарка: В СССР номенклатура вычислительной техники не была столь распространенной, поэтому ввиду практической необходимости работы над операционной системой не производились, однако по политическому решению решено было делать "как у них" (т.е. как в США), что нанесло непоправимый вред ИТ области СССР и привело к закрытию многих очень перспективных проектов.
Из-за политики Bell Labs не смогла продолжить работу над системой и в передала исходные коды во все крупные учебные заведения США. Пальму первенства в продолжении работ подхватил университет Беркли который создал BSD UNIX.
В 1970-м году происходит одно из эпохальных событий, которое будет признано только через 14 лет - в компании Xerox изобретен графический интерфейс пользователя. Компания использовала его только для внутренней работы.
В 1977 году на рынок выходит компания Apple со своим компьютером "Apple II". В качестве операционных систем использовались CP/M и его фирменные модификации.
В 1980-м году компания Seattle Computer Products на базе CP/M создала операционную систему 86-DOS. Операционная система строилась не методом системных вызовов, а путем построения интерфейсов прикладного программирования (API). Наиболее важным здесь является то, что системные вызовы для использования требуют знаний операционной системы, в то время как интерфейсы прикладного программирования таких знаний не требуют. Наиболее близкая аллегория - автоматическая и механическая коробка передач. Системные вызовы - механика, которая позволяет контролировать все и вся, а API - автомат, который создан для того чтобы любая ТП могла сесть за руль. Все это приводит к тому, что софт под DOS могут писать намного менее квалифицированные специалисты, причем делать это намного быстрее.
В 1981 году Билл Гейтс (благодаря родственным связям) получает контракт от IBM на разработку операционной системы для компьютеров IBM PC для чего он нанимает Тима Патерсона который адаптирует 86-DOS под требования IBM. Проблему совместимости с различным аппаратным обеспечением. Решать не стали в принципе, а сделали систему драйверов - программ отвечающих за совместимость программного и аппаратного обеспечения. В результате DOS и его производные нельзя назвать полноценными операционными системами. Из-за жесткой привязки к архитектуре IBM PC стали всплывать один за другим конструктивные недостатки ОС (например проблема 640кб оперативной памяти) которые решались костылями в программном обеспечении (например EMS).
1983 год стал дважды эпохальным:
Во-первых Ричард Столлман объявил о создании проекта GNU — попытки создания свободной UNIX-подобной операционной системы с нуля, без использования оригинального исходного кода. Однако работы по созданию замены для ядра UNIX, необходимые для полного выполнения задач GNU, продвигались крайне медленно.
Во-вторых компания Apple создала графический пользовательский интерфейс, который массово внедрялся в компьютеры компании с 1984 года.
Помимо этого Б. Гейтс схватился за голову и стал разрабатывать собственную операционную систему с графическим интерфейсом.
В 1985-м году Microsoft собрало из костылей перую версию Windows. Почему из костылей? Потому что Apple писал графическую ОС, а Гейтс пытался сделать надстройку над DOS. В результате первый блин вышел комом - Windows 1.0 не позволяла запускать ряд DOS программ из-за изменения кода DOS, но так же не была способна запускать собственные программы. Общее мнение было однозначным - может быть когда нибудь из этого что-то толковое получиться.
Ситуация с ядром для свободного программного обеспечения неожиданно разрешилась в 1991 году, когда финский студент Линус Торвальдс опубликовал ядро Linux, в связи с чем начальные работы по ядру проекта GNU остановились.
В 1992 году Microsoft удалось создать операционную систему с нормальным графическим интерфейсом, которая не задевала код DOS. Эта система стала эпохальной для MS и по другой причине. В MS перестали вести полную документацию для программного обеспечения. То есть получилась система которая работает, но никто не знает как. С этого же момента MS провозгласил идеологию инкапсуляции т.е. рукожопство и инди-код.
В 1993 году вышла первая публичная демонстрация Windows NT которая так же стала своего рода эпохальной. Эпохальность заключалась в том, что API операционной системы был двухслойным, причем "нижний" слой не был документирован от слова совсем. Помимо этого Windows NT включал в себя подсистемы совместимости с 3 различными версиями программного обеспечения (старые версии Windows, OS/2, POSIX).
В этом же году появился и первый дистрибутив Linux - Slackware.
А UNIX из-за внутренней конкуренции и авторских прав "корежило", в итоге в 1994 году UNIX под названием *BSD так же стал открытым программным обеспечением.
В 1995 году MS на базе Windows NT выпускает Windows 95. Эта система стала первой где графический интерфейс не мешал DOS, а наоборот расширял его. Более того графические приложения получили собственный API. В 1998 году была проведена актуализация ОС с собственным именем Windows 98.
В этом же году появляется первый коммерческий дистрибутив OS Linux - Red Hat и наиболее мощный свободный дистрибутив - Debian. С этого момента начался бурный рост Linux. Следует отметить, что Linux по своей структуре (написание кода независимыми разработчиками) не имеет глобальных вех - это стабильное динамичное развитие, постоянное появление новых подходов, технологий, решений.
В честь нового тысячелетия в 2000 году произошли следующие события:
После затянувшегося кризиса Apple кардинально меняет политику и уходит с оригинальных разработок операционной системы на общей с Microsoft базе CP/M и переходит к стандартам POSIX объединив сразу 2 ветки пост-UNIX ОС - NeXTSTEP и FreeBSD. Таким образом с 2000 года существуют 2 основные ветки программного обеспечения: близкие к POSIX (Apple, UNIX, Linux, BSD и др.) и Windows.
Microsoft после 6 лет напряженной работы выпускает Windows 2000 которая по своим характеристикам уже стала напоминать что-то пригодное для работы. Была создана вменяемая серверная часть ОС, приличная файловая система.
В 2001-м году выходит переработанный под пользователя Windows XP, а в 2003-м Windows Server 2003. Обое ОС (в плане реализации функций ОС, а не сервисов) кроме названия ничем не отличаются.
В 2006-м году вышла Windows Vista. К сожалению пользователей ОС хоть и содержала много нововведений, но вышла слишком сырой. В этом же году вышел наиболее популярный на сегодняшний день дистрибутив Linux - Linux Mint (на базе Ubuntu).
В 2009-м году выходит Windows 7, по сути работа над ошибками Windows Vista. Главными особенностями стали - поддержка стандарта кодировок, ориентированность на сенсорные экраны, улучшены графические приложения, в частности панель задач переделана по образу дока MacOS X.
В 2012 году обобщив понравившиеся пользователям нововведения на рынке ОС (в том числе мобильных) Microsoft выпускает Windows 8. Кроме идиотского интерфейса и традиционного внедрения спи. ных идей у других ОС ничем не примечательна.
В настоящее время за Windows 90% настольных ПК, однако доля серверов под управлением этой ОС менее 4%. Безусловный проигрыш в серверном сегменте подтвержден началом разработки Azure Cloud Switch (собственного дистрибутива Linux).
Операционная система — это программное обеспечение между приложением и оборудованием, то есть железными и не совсем составляющими компьютера. Основной её задачей является обеспечение оптимальной среды экзекуции для приложений. Стандартные функции ОС: предоставление разных уровней абстракций, защита и управление ресурсами. Разберём каждую отдельно.
Разные уровни абстракции
Абстракции необходимы для работы с hardware, так как без них использование металла практически невозможно. Также операционная система должна создавать виртуальные ресурсы или делать невозобновляемые ресурсы возобновляемыми. Примером невозобновляемых ресурсов может стать память (4GB виртуальной памяти vs 1GB физической памяти).
Защита
Операционная система необходима в качестве механизма защиты, если вы запускаете несколько приложений одновременно. Также она ограничивает доступ к определенным ресурсам как программам, так и пользователям.
Например, что произойдет, если программе предоставится неограниченный доступ к памяти?
А если юзер попробует израсходовать все ресурсы?
Управление ресурсами
Многие ресурсы являются ограниченными, поэтому нужно максимально точно распределить их между приложениями и программами.
Что произойдёт, если сразу несколько программ запросят много памяти?
История в датах
1950 — Single user programmable computer.
Пользователи должны были регистрироваться для доступа к компьютеру, который находился в лаборатории или, скажем, в вычислительном центре. Им выдавались интервалы времени, в которые они единолично могли запускать свои программы (например, с двух до трёх часов ночи). В это время никто иной не имел доступа к компьютеру. Для запуска программы надо было загрузить ее в память поверх старых данных. Операционная система тогда была не нужна, так как всегда запускалась всего одна программа и существовал лишь один участок памяти. Программы хранились на перфокартах. Для запуска была необходима сама программа, данные и компилятор языка программирования (тоже хранящийся на перфокартах). Результат программы переносили на другой набор перфокарт. Из-за роста спроса на использование таких компьютеров вскоре только работники в белых халатах стали иметь доступ к "священной" машине.
1955 — Пакетная обработка (batch processing).
Очень скоро стало понятно, что такое использование компьютера очень неэффективно и неудобно для пользователей, так как сидеть в лаборатории в 3 часа ночи в одиночестве и ждать результатов — такая себе перспектива. К тому же, это затратно в плане времени, ведь компьютер не был занят никакими процессами во время настройки и загрузки программы.
Именно поэтому была представлена модель пакетной обработки. Идея заключалась в том, чтобы комбинировать перфокарты нескольких пользователей в одну колоду.
Все программы запускались одна за другой, и пользователь получал результат после того, как все перфокарты были обработаны. Тоже не совсем эффективно, ведь такая система неинтерактивна, и если в программе был баг, то узнать об этом в процессе было невозможно.
1965 — IBM System/360
Этот мэйнфрейм со стандартной архитектурой был разработан для научного и коммерческого программирования. OS/360 был операционной системой System/360.
1959-1965 — Time-Sharing OS: CTSS (Compatible Time Sharing System)
Произошел переход от перфокарт к системе распределения времени. Такие компьютеры обладали четырьмя консолями и разными оболочками. Пользователи могли дебажить интерактивно, в процессе запуска программы. Однако такие системы не отличались хорошей защитой.
1963-1970 — Time-sharing OS: Multics
MIT, Bell Labs и GE изменили дизайн всего. Появилось кастомизированное оборудование, увидели свет новые языки программирования и операционные системы. Несмотря на то, что эта система никогда по-настоящему не работала, она является самой влиятельной ОС, так как положила начало Unix, MacOS, Linux и Windows.
1969 — Time-sharing OS: Unix
Кен и Деннис
Кен Томпсон и Деннис Ритчи (Bell Labs) разработали операционную систему Unix. Система написана на языке высокого уровня — языке С. Unix обладала простой оболочкой, которую можно было заменить на другую. Файловая система представляла собой структуру-дерево, а сами файлы были имплементированы в виде неструктурированных последовательностей байтов. Также операционная система обладала многопроцессорностью: одни процессы могли создавать другие. В приоритете была интерактивная система. Множество пользователей имели одновременный доступ к компьютеру через неинтеллектуальные терминалы. В первой Unix системе не было компоновщика. Наверно, этот концепт не был известен в то время. Но вполне возможно, что его просто забыли имплементировать. И такое бывает.
Эволюция Unix и Unix-like систем с 1969 по 2008 год
IEEE разработал стандарт для Unix систем (POSIX), чтобы избежать хаоса. Этот стандарт представляет собой набор системных вызовов, который должен поддерживаться операционными системами Unix.
Продолжение развития
IBM Personal Computer
Данный экспонат обладал микропроцессором Intel 8088 4.77 MHz и имел цветной монитор. Его стоимость составляла 6000$. Открытая архитектура позволяла юзерам писать собственный софт и производить оборудование.
MS-DOS
Ранняя DOS была очень примитивной, если так можно сказать об операционной системе. Microsoft разработала основанную на GUI систему Windows, которая работала на MS-DOS (в самом начале OC Windows была простым GUI для MS-DOS). Windows 95 и 98 были GUI операционными системами, разработанными на 16-bit Intel ассемблере. В 90-х также вышла в свет ОС Windows NT ( “New Technology”) .За Windows 98 появились Windows 2000 (Windows NT версия 5.0), Windows XP, Windows Vista и Windows 7.
1991 — Linux
Open source операционная система, которую разработал Линус Торвальдс на основе 80386 процессора. Linux v.01 запускалась на ограниченном количестве устройств и не имела абсолютно никакого нетворкинга. Зато с соответствующей Unix поддержкой ;)
Все последующие релизы обозначались четным числом, если версия считалась успешной, и нечетным — если там были косяки и недоработки.
Зоопарк Операционных Систем
После развития разных ОС основной целью стала разработка уникальной операционной системы, которая запускалась бы на всех устройствах. Все перечисленные выше ОС предназначены лишь для какого-то определенного вида оборудования.
Мэйнфреймные ОS
Стали развиваться мэйнфреймные операционные системы. Мэйнфрейм — это огромная компьютерная система, обычно занимающая целую комнату. Она довольно дорогая (>1 млн EUR). Такие компьютеры содержат много процессоров (доходит до 64) и еще больше дисков (>1000, иногда даже >65 000).
RAM у таких устройств соответствующая (> 100 GB). Такие системы очень надежные: никаких ребутов в течение 10 лет, а то и дольше. Они оптимизированы для обработки больших данных на высокой скорости. Мэйнфреймы обычно продаются вместе с ПО: System/z с z/OS, IBM 390 с OS/390, IBM 360 с OS/360.
Серверные ОS.
Подобное серверное устройство подключено к сети. Непринципиально, к какой (например, к TCP/IP или SNA) . Такое устройство должно предоставлять услуги множеству пользователей (email-server, web-server, printing-server, Application-server и другие). Эта система должна быть всегда доступна для клиента, то есть, downtime не должно составлять более одного часа в неделю (зависит от конкретного случая, конечно). Также вид платформ не должен влиять на доступ пользователей к серверу. Серверные системы работают на Unix/Linux (Enterprise Edition) операционных системах.
Personal Computer ОS
Модифицированная серверная операционная система с GUI. Обычные ОС на таких устройствах — Linux, Android, Windows 98, XP, Windows 8, Mac OS (BSD Unix), iOS. Такая система обеспечивает эффективную коммуникацию с пользователем через GUI. Ещё одним преимуществом является доступ к интернету. Не на последнем месте находятся мобильность и выполнение операций offline, так как было бы проблематично положить мэйнфрейм в рюкзак. Зато так можно сделать с ноутбуком.
Real-Time ОS
Такие системы выполняют задания за определенный период времени и могут реагировать на изменения. Обычно они нуждаются в приложениях контроля. Real-Time OS встречается, например, в контрольной системе ядерного реактора или в системах наблюдения. Также данный вид ОС используют во многих медицинских приборах. Параллелизм является проблемой, так как надо обеспечить 100%-ую гарантию того, что какой-нибудь процесс не будет прерван другим. Типичным ПО для таких систем являются Realtime Linux, QNX, VxWorks.
Embedded Systems OS
Встраиваемые системы (Embedded Systems) представляют собой малые или очень маленькие вычислительные системы. К малым относятся мобильные телефоны. Они похожи на PC, но у них более ограниченный функционал. Эти системы работают на Embedded Linux, Windows CE, Symbian. К очень маленьким можно отнести микроконтроллеры и сенсоры. Они предназначены для выполнения узкого спектра задач. ПО: VxWorks, QNX, TinyOS.
Chip Cards OS
Это, наверно, самые маленькие системы, которые встречаются в кредитных картах. У них тоже есть ЦП и память, но микроскопические. Такие системы чаще всего используются в целях безопасности. Некоторые модели ориентированы на Java.
Для более углубленного изучения операционных систем советуем вам ознакомиться с нашими статьями 7 книг по UNIX/Linux и UNIX-подобная операционная система: пишем ядро на языке C.
Читайте также: