История ОС. Отечественные ОС. Диалекты UNIX. Режимы пакетной обработки, мультипрограммирования, разделения времени

Ключевые термины

FIFO (First-In-First-Out) – режим обслуживания некоторой очереди (например, очереди введенных заданий) в порядке их поступления.

UNIX - первая мобильная ОС для миникомпьютеров, разработанная в 1970 г. Б. Керниганом и Д. Ритчи на новом языке программирования Си.

Буферизация вывода (spooling) – хранение для каждого задания буфера его вывода (в виде области памяти или файла), накопление в буфере выводимой заданием информации и ее вывод полностью на устройство (принтер) при завершении задания.

ДИСПАК – отечественная операционная система для ЭВМ БЭСМ-6.

Диспетчер (dispatcher) – ранняя упрощенная версия операционной системы , -системная программа, управляющая прохождением пакета вводимых заданий.

Единая система ЭВМ (ЕС ЭВМ) – семейство отечественных mainframe-компьютеров 1970-х – 1980-х годов, разработанных путем копирования американских компьютеров серии IBM 360.

Задание (job) – пользовательская программа, введенная в систему с внешнего носителя или с терминала.

Мобильная (переносимая) ОС – операционная система, используемая на нескольких семействах компьютеров путем переноса ее кода (возможно, с небольшими изменениями).

Монитор – упрощенный вариант операционной системы; программа, осуществляющая поочередную обработку пользовательских заданий, с последовательной передачей управления от задания к заданию, по мере их завершения.

Мультипрограммирование (multi-programming) – одновременная обработка операционной системой нескольких пользовательских заданий.

Однозадачная операционная система – ОС, обрабатывающая, выполняющая и хранящая в оперативной памяти в каждый момент времени только одно пользовательское задание (программу).

Откачка и подкачка заданий (swapping) – загрузка задания с диска в оперативную память при его активизации и его выгрузка из памяти на диск при неактивности задания; выполняется в режиме разделения времени.

Пакетная обработка (batch mode) – обработка пакета заданий, введенных пользователями, с учетом их приоритетов и требуемых ими ресурсов.

Планирование загрузки процессора (CPU scheduling) – реализация в ОС алгоритмов выбора очередного задания из набора загруженных в память заданий и выделения кванта времени центрального процессора очередному выбранному заданию.

Разделение времени (time sharing) – поддержка операционной системой одновременной работы в системе нескольких пользователей с терминалов, управление прохождением своих заданий, выполнение их ввода, редактирования, компиляции, выполнения, отладки, визуализации результатов.

Распределения памяти для пользовательских заданий – выделение памяти операционной системой для загружаемого пользовательского задания и ее освобождение после завершения каждого задания.

Резидентная программа - программа, постоянно находящаяся в оперативной памяти по фиксированным адресам.

Система мини-ЭВМ (СМ ЭВМ) - семейство отечественных миникомпьютеров 1970-х – 1980-х годов, разработанных путем копирования американских компьютеров серии PDP 10 – PDP 11.

Тег – числовой код типа данных, хранящихся в рассматриваемом слове памяти, по которому аппаратура контролирует правильность выполнения операции над данными.

Управление процессами – параллельное (или поочередное - на однопроцессорном компьютере) выполнение пользовательских процессов; возможность явного запуска параллельных процессов, управления ими и их синхронизации.

Фрагментация памяти - дробление свободной памяти на мелкие несмежные участки, вследствие неточного совпадения размеров свободных и требуемых при запросах к ОС участков памяти.

"Эльбрус" - семейство отечественных многопроцессорных суперкомпьютеров (Эльбрус-1, Эльбрус-2) 1970-х – 1980-х годов, архитектура которого основана на использовании тегов, принципах динамизма и аппаратной поддержке механизмов реализации языков высокого уровня; в операционной системе впервые был реализован аналог многопоточных вычислений (multi-threading), а также были поддержаны виртуальная память, пакетный режим, режим разделения времени, динамическое выделение памяти по запросу, динамическая линковка и загрузка выполняемых программ при первом вызове.

Краткие итоги

В ранних mainframe-компьютерах операционные системы отсутствовали. Обращение к памяти осуществлялось по конкретным физическим адресам, обращение к внешним устройствам – специальными командам, также по физическим адресам.

В 1960-х гг. были разработаны диспетчеры – упрощенные варианты ОС, осуществлявшие поочередный пропуск пользовательских заданий.

Для классических ОС 1960-х – 1970-х гг. (ATLAS, MULTICS, OS IBM 360) были характерны поддержка мультипрограммирования, пакетного режима, режима разделения времени, управление процессами.

Первой мобильной ОС, использованной на нескольких аппаратных платформах, стала система UNIX, первая версия которой разработана в 1970 г.

Первые ОС для персональных компьютеров (1980-е гг.) – CP/M (для 8-разрядных процессоров) и MS-DOS (для 16-разрядных процессоров).

Операционная система MacOS фирмы Apple характеризуется удобным графическим пользовательским интерфейсом.

С начала 1990-х гг. до настоящего времени имеет место эволюция Windows от графической оболочки к MS-DOS до наиболее популярной ОС для настольных и портативных компьютеров (Windows 7, Windows 2008 и др.). Также популярна ОС Linux (как серверная ОС).

Наиболее распространены в мире операционные системы для мобильных устройств, ввиду широкой распространенности последних. Это прежде всего ОС Symbian. Windows в этом отношении на втором месте.

Наиболее распространенные диалекты ОС UNIX: Berkeley Software Distribution (BSD), в настоящее время – FreeBSD (University of Berkeley); System V Release 4 (SVR4) – фирмы AT&T; Linux (RedHat, SuSE, Mandrake, Caldera, Debian, Fedora и другие диалекты); Solaris (Oracle / Sun); IRIX (Silicon Graphics); HP-UX (Hewlett-Packard); Digital UNIX (Digital / Compaq).

Из отечественных ОС следует отметить ОС ДИСПАК для БЭСМ-6 и ОС "Эльбрус" для МВК "Эльбрус", отличавшиеся оригинальными идеями и методами.

В 1970-х гг. в СССР было принято правительственное решение о копировании зарубежных компьютеров серии IBM 360, а затем – миникомпьютеров серий PDP-10 и PDP-11, которое на долгие годы предопределило развитие отечественной вычислительной техники и на 15-20 лет продлило срок использования их операционных систем.

Первые операционные системы для mainframe-компьютеров поддерживали обработку пакетов заданий в однозадачном режиме. Затем в ОС появилась поддержка мультипрограммирования и разделения времени, что привело к необходимости реализации в ОС распределения памяти для пользовательских заданий, диспетчеризации процессора и буферизации ввода-вывода.

Особенности ОС с поддержкой режима разделения времени: хранение заданий в памяти либо на диске, с их откачкой и подкачкой (swapping) по мере необходимости; поддержка интерактивного взаимодействия между пользователями и ОС; поддержка диалогового доступа к коду и данным пользователей.

Набор для практики

Вопросы

1. Каким образом происходило обращение к памяти и к внешним устройствам для ранних моделей компьютеров, при отсутствии операционных систем?
2. Назовите классические операционные системы 1960-х – 1970-х гг., зарубежные и отечественные.
3. Каковы основная цель и идея разработки ОС UNIX?
4. Назовите операционные системы для 8-разрядных, 16-разрядных и современных персональных компьютеров.
5. Какая операционная система является наиболее распространенной в мире?
6. Назовите известные Вам диалекты ОС UNIX.
7. Каковы основные возможности отечественной ОС ДИСПАК и для каких компьютеров она была разработана?
8. Какие оригинальные идеи были положены в основу системы "Эльбрус" и ее операционной системы?
9. Какие зарубежные серии компьютеров были скопированы в СССР в 1970-е гг. и под какими названиями? В чем, по-Вашему, состояли плюсы и минусы подобного подхода к развитию вычислительной техники?
10. Каковы особенности однозадачных ОС для mainframe-компьютеров с поддержкой пакетного режима?
11. Что такое монитор?
12. Как распределялась память в однозадачных ОС?
13. Что такое режим мультипрограммирования?
14. Как распределяется память в ОС с поддержкой мультипрограммирования?
15. Какие функции выполняла ОС с пакетной обработкой заданий и поддержкой мультипрограммирования?
16. Что такое режим разделения времени и каковы особенности ОС, поддерживающих этот режим?
17. Что такое откачка и подкачка заданий?
18. Какие возможности предоставлялись пользователю операционной системой для управления его заданием в режиме разделения времени?

Темы для курсовых работ, рефератов, эссе

1. История зарубежных операционных систем (реферат).
2. История отечественных операционных систем (реферат).
3. История и диалекты операционной системы UNIX (реферат).
4. Поддержка мультипрограммирования и разделения времени в операционных системах (реферат).