что было прообразом современных ос

История создания операционных систем

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:

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.

Наступал долгожданный 2000 год, и нужно было чем-то выделиться. В Microsoft Corporation решили подойти банально к этому вопросу, выпустив Windows Millenium Edition. Она прошла как-то незаметно в пользовательских кругах — то ли из-за отсутствия значительных обновлений, то ли из-за того, что аудитория уже привыкла к «95-ой» и «98-ой». Что мог заметить пользователь? Была введена поддержка ADSL и кабельных модемов, проигрыватель W. Media и незначительные изменения в интерфейсе. Да, аппаратная часть стала немного интереснее, но простых людей это всё равно не касалось, поэтому это издание не получило особого распространения даже у себя на родине.

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!

Источник

Компьютер с нуля

Эволюция операционных систем

Рассматривая эволюцию операционных систем мы будем рассматривать, в первую очередь, историю развития вычислительных систем, потому что компьютерное железо(Hardware) и программное обеспечение (Software) эволюционировали совместно, оказывая взаимное влияние друг на друга.

Эволюция операционных систем

Появление новых технических возможностей приводило к прорыву в области создания удобных, эффективных и безопасных программ, а свежие идеи в программной области стимулировали поиски новых технических решений. Именно эти критерии – удобство, эффективность и безопасность – играли роль факторов естественного отбора при эволюции вычислительных систем.

Выделяется четыре периода развития вычислительной техники и операционных систем, рассмотрим их более подробно.

1. Первый период (1945–1955 гг.)

Ламповые машины. Операционных систем нет

Мы начнем исследование развития компьютерных комплексов с появления электронных вычислительных систем (опуская историю механических и электромеханических устройств). Первые шаги в области разработки электронных вычислительных машин были предприняты в конце Второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства и появился принцип программы, хранящейся в памяти машины (John Von Neumann, июнь 1945 г.).

В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не регулярное использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. За пультом мог находиться только один пользователь.

Программа загружалась в память машины в лучшем случае с колоды перфокарт, а обычно с помощью панели переключателей. Вычислительная система выполняла одновременно только одну операцию (ввод-вывод или собственно вычисления). Отладка программ велась с пульта управления с помощью изучения состояния памяти и регистров машины.

В конце этого периода появляется первое системное программное обеспечение: в 1951–1952 гг. возникают прообразы первых компиляторов с символических языков (Fortran и др.), а в 1954 г. Nat Rochester разрабатывает Ассемблер для IBM-701.

В целом первый период характеризуется крайне высокой стоимостью вычислительных систем, их малым количеством и низкой эффективностью использования.

2. Второй период (1955 г.–начало 60-х)

Компьютеры на основе транзисторов. Пакетные операционные системы

С середины 50-х годов начался следующий период в эволюции вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы – полупроводниковых элементов. Применение транзисторов вместо часто перегоравших электронных ламп привело к повышению надежности компьютеров. Теперь машины могут непрерывно работать достаточно долго, чтобы на них можно было возложить выполнение практически важных задач. Снижается потребление вычислительными машинами электроэнергии, совершенствуются системы охлаждения. Размеры компьютеров уменьшились. Снизилась стоимость эксплуатации и обслуживания вычислительной техники. Началось использование ЭВМ коммерческими фирмами.

Одновременно наблюдается бурное развитие алгоритмических языков (LISP, COBOL, ALGOL-60, PL-1 и т.д.). Появляются первые настоящие компиляторы, редакторы связей, библиотеки математических и служебных подпрограмм. Упрощается процесс программирования. Пропадает необходимость взваливать на одних и тех же людей весь процесс разработки и использования компьютеров. Именно в этот период происходит разделение персонала на программистов и операторов, специалистов по эксплуатации и разработчиков вычислительных машин.

Большая электронно-счетная машина БЭСМ-6

Смена запрошенных ресурсов вызывает приостановку выполнения программ, в результате процессор часто простаивает. Для повышения эффективности использования компьютера задания с похожими ресурсами начинают собирать вместе, создавая пакет заданий.

При реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине.

Системы пакетной обработки стали прообразом современных операционных систем, они были первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом

3. Третий период (начало 60-х – 1980 г.)

Компьютеры на основе интегральных микросхем. Первые многозадачные ОС

Повышению эффективности использования процессорного времени мешает низкая скорость работы механических устройств ввода-вывода (быстрый считыватель перфокарт мог обработать 1200 перфокарт в минуту, принтеры печатали до 600 строк в минуту). Вместо непосредственного чтения пакета заданий с перфокарт в память начинают использовать его предварительную запись, сначала на магнитную ленту, а затем и на диск. Когда в процессе выполнения задания требуется ввод данных, они читаются с диска. Точно так же выходная информация сначала копируется в системный буфер и записывается на ленту или диск, а печатается только после завершения задания.

Вначале действительные операции ввода-вывода осуществлялись в режиме off-line, то есть с использованием других, более простых, отдельно стоящих компьютеров. В дальнейшем они начинают выполняться на том же компьютере, который производит вычисления, то есть в режиме on-line. Такой прием получает название spooling (сокращение от Simultaneous Peripheral Operation On Line ) или подкачки-откачки данных. Введение техники подкачки-откачки в пакетные системы позволило совместить реальные операции ввода-вывода одного задания с выполнением другого задания, но потребовало разработки аппарата прерываний для извещения процессора об окончании этих операций.

Магнитные ленты были устройствами последовательного доступа, то есть информация считывалась с них в том порядке, в каком была записана. Появление магнитного диска, для которого не важен порядок чтения информации, то есть устройства прямого доступа, привело к дальнейшему развитию вычислительных систем. При обработке пакета заданий на магнитной ленте очередность запуска заданий определялась порядком их ввода. При обработке пакета заданий на магнитном диске появилась возможность выбора очередного выполняемого задания. Пакетные системы начинают заниматься планированием заданий: в зависимости от наличия запрошенных ресурсов, срочности вычислений и т.д. на счет выбирается то или иное задание.

Эта идея напоминает поведение преподавателя и студентов на экзамене. Пока один студент (программа) обдумывает ответ на вопрос (операция ввода-вывода), преподаватель (процессор) выслушивает ответ другого студента (вычисления). Естественно, такая ситуация требует наличия в комнате нескольких студентов. Точно так же мультипрограммирование требует наличия в памяти нескольких программ одновременно. При этом каждая программа загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом, и не должна влиять на выполнение другой программы. (Студенты сидят за отдельными столами и не подсказывают друг другу.)

Появление мультипрограммирования требует настоящей революции в строении вычислительной системы. Особую роль здесь играет аппаратная поддержка (многие аппаратные новшества появились еще на предыдущем этапе эволюции), наиболее существенные особенности которой перечислены ниже.

Мультипрограммные системы обеспечили возможность более эффективного использования системных ресурсов (например, процессора, памяти, периферийных устройств), но они еще долго оставались пакетными. Пользователь не мог непосредственно взаимодействовать с заданием и должен был предусмотреть с помощью управляющих карт все возможные ситуации. Отладка программ по-прежнему занимала много времени и требовала изучения многостраничных распечаток содержимого памяти и регистров или использования отладочной печати.

Появление электронно-лучевых дисплеев и переосмысление возможностей применения клавиатур поставили на очередь решение этой проблемы.

В системах разделения времени пользователь получил возможность эффективно производить отладку программы в интерактивном режиме и записывать информацию на диск, не используя перфокарты, а непосредственно с клавиатуры. Появление on-line-файлов привело к необходимости разработки развитых файловых систем.

Параллельно внутренней эволюции вычислительных систем происходила и внешняя их эволюция. До начала этого периода вычислительные комплексы были, как правило, несовместимы. Каждый имел собственную операционную систему, свою систему команд и т. д. В результате программу, успешно работающую на одном типе машин, необходимо было полностью переписывать и заново отлаживать для выполнения на компьютерах другого типа. В начале третьего периода появилась идея создания семейств программно совместимых машин, работающих под управлением одной и той же операционной системы.

Первым семейством программно совместимых компьютеров, построенных на интегральных микросхемах, стала серия машин IBM/360. Разработанное в начале 60-х годов, это семейство значительно превосходило машины второго поколения по критерию цена/производительность. За ним последовала линия компьютеров PDP, несовместимых с линией IBM, и лучшей моделью в ней стала PDP-11.

Сила «одной семьи» была одновременно и ее слабостью. Широкие возможности этой концепции (наличие всех моделей: от мини-компьютеров до гигантских машин; обилие разнообразной периферии; различное окружение; различные пользователи) порождали сложную и громоздкую операционную систему. Миллионы строчек Ассемблера, написанные тысячами программистов, содержали множество ошибок, что вызывало непрерывный поток публикаций о них и попыток исправления.

Только в операционной системе OS/360 содержалось более 1000 известных ошибок. Тем не менее идея стандартизации операционных систем была широко внедрена в сознание пользователей и в дальнейшем получила активное развитие.

4. Четвертый период (с 1980 г. по настоящее время)

Персональные компьютеры. Классические, сетевые и распределенные системы

Первоначально персональные компьютеры предназначались для использования одним пользователем в однопрограммном режиме, что повлекло за собой деградацию архитектуры этих ЭВМ и их операционных систем (в частности, пропала необходимость защиты файлов и памяти, планирования заданий и т. п.).

Компьютеры стали использоваться не только специалистами, что потребовало разработки «дружественного» программного обеспечения.

Однако рост сложности и разнообразия задач, решаемых на персональных компьютерах, необходимость повышения надежности их работы привели к возрождению практически всех черт, характерных для архитектуры больших вычислительных систем.

В середине 80-х стали бурно развиваться сети компьютеров, в том числе персональных, работающих под управлением сетевых или распределенных операционных систем.

В сетевых операционных системах пользователи могут получить доступ к ресурсам другого сетевого компьютера, только они должны знать об их наличии и уметь это сделать. Каждая машина в сети работает под управлением своей локальной операционной системы, отличающейся от операционной системы автономного компьютера наличием дополнительных средств (программной поддержкой для сетевых интерфейсных устройств и доступа к удаленным ресурсам), но эти дополнения не меняют структуру операционной системы.

В дальнейшем автономные операционные системы мы будем называть классическими операционными системами.

Каждая из приведенных функций обычно реализована в виде подсистемы, являющейся структурным компонентом ОС. В каждой операционной системе эти функции, конечно, реализовывались по-своему, в различном объеме. Они не были изначально придуманы как составные части операционных систем, а появились в процессе развития, по мере того как вычислительные системы становились все более удобными, эффективными и безопасными.

Эволюция вычислительных систем, созданных человеком, пошла по такому пути, но никто еще не доказал, что это единственно возможный путь их развития. Операционные системы существуют потому, что на данный момент их существование – это разумный способ использования вычислительных систем. Рассмотрение общих принципов и алгоритмов реализации их функций и составляет содержание большей части нашего курса, в котором будут последовательно описаны перечисленные подсистемы.

В обобщении темы «Эволюция операционных систем» предлагается краткая таблица, в которой указаны основные вехи развития вычислительной техники и операционных систем.

Эволюция операционных систем состоит из следующих этапов:

Первая фаза развития ОС

Время ЭВМ дороже времени человека

Вторая фаза развития ОС

Время человека дороже времени ЭВМ

Настоящее и будущее ОС

Будущее в научном развитии ОС

Характеристики текущих ОС

Направление исследований

Постоянно возникают новые направления исследований

Старые проблемы требуют новых подходов к решению

Источник