Эволюция и краткий обзор операционных систем

Полезная жизнь операционных систем может измеряться десятилетиями. Примером может служить ОС Unix. Поэтому операционные системы всегда изменяются со временем эволюционно, и эти изменения более значимы, чем изменения аппаратных средств. Изменения ОС обычно заключаются в приобретении ею новых свойств, например поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Часто можно проследить преемственность между различными ОС, необязательно разработанными одной компанией. Отчасти такая преемственность обусловлена требованиями совместимости или хотя бы переносимости прикладного программного обеспечения, отчасти — заимствованием отдельных удачных концепций.

Компьютерные эксперты выделяют минимум три семейства ныне успешно эксплуатирующихся ОС:

 семейство ОС для больших компьютеров фирмы IBM — OS/390, z/OS и IBM VM;

 семейство ОС Unix. Под системами данного семейства подразумевают прежде всего ОС трех основных родов: Unix System V Release 4.x (Sunsoft Solans, SCO UnixWare); Berkeley Software Distribution Unix( BSDI, FreeBSD) и Linux;

 семейство OC, ориентированное на применение в персональных компьютерах различной конфигурации и разных производителей (Windows, OS/2 Warp, MacOS).

В 1950–60 годах были сформулированы и реализованы многие основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы. К концу 60–х был создан целый ряд ОС, реализующих все или часть очерченных выше функций. К ним относятся ОС «Atlas» (Манчестерский университет), «CTTS» и «ITSS» (Массачусетский технологический институт (МТИ)), «THE» (Эйндховенский технологический университет, руководил проектом Э. Дейкстра), «RS4000» (Университет Орхуса) и другие (всего эксплуатировалось более сотни различных ОС).

Наиболее развитые ОС, такие как «OS/360» (компания IBM), «SCOPE» (компания CDC) и доработанный до конца уже в 1970–х годах «MULTICS» (МТИ и компания Bell Labs), предусматривали возможность исполнения на многопроцессорных компьютерах.

Начало 70–х годов ознаменовалось разработкой ОС, таких как «RT–11» (известной у нас в стране как «РАФОС»), «ФОДОС» и «RSX–11», предназначенных для миникомпьютеров.

Важной вехой в начале 70–х стало создание ОС Unix (К. Томсон, Д. Ричи). «Unix» – первоначально «UNICS», что обыгрывало название «MULTICS». Эта ОС вобрала в себя многие черты более ранних ОС, но обладала целым рядом свойств, отличающих её от большинства предшественниц:

 компонентная архитектура плюс мощные средства связывания различных программ для решения возникающих задач (программные каналы, сигналы);

 независимость от аппаратной архитектуры и реализация на машинонезависимом языке программирования (язык программирования Си стал «побочным продуктом» разработки ОС Unix);

 унификация файловой системы.

ОС Unix, благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды разработки программ, была тепло принята сначала в университетах. В конце 70–х годов XX века сотрудники Калифорнийского университета в Беркли внесли ряд усовершенствований в исходные коды Unix, включая работу с протоколами TCP/IP. Их разработка стала известна под именем BSD — «Berkeley Software Distribution».

Архитектура ОС Unix стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического – ISO/IEC 9945. Стандартизация ОС гарантирует возможность безболезненной замены самой ОС и/или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и дешёвого переноса прикладного программного обеспечения.

Версии Unix существуют для многих систем, вплоть до суперкомпьютеров. Однако в последнее десятилетие всё более широкое распространение на персональных компьютерах находят свободные Unix–подобные ОС. Наиболее распространённой является GNU/Linux. В основе этой ОС лежат ядро, разработанное в 1991 году финским студентом Л. Торвальдсом, и набор программ окружения, созданный в рамках проекта GNU под руководством Р. Столлмана.

Назовем только некоторые нетрадиционные характеристики этой ОС:

· дает возможность бесплатно и легально иметь современную ОС для использования как на работе, так и дома;

· практически не подвержена вирусам;

· обеспечивает использование огромного числа разнообразных программных пакетов, накопленных в мире Unix и свободно распространяемых вместе с исходными текстами;

· предоставляет богатый набор инструментальных средств для разработки прикладных программ любой степени сложности, включая системы класса клиент–сервер, объектно–ориентированные, с многооконным текстовым и/или графическим интерфейсом, пригодных для работы как в Linux, так и в других ОС;

· дает пользователю и особенно разработчику замечательную учебную базу в виде богатой документации и исходных текстов всех компонент, включая ядро самой ОС;

· дает всем желающим возможность попробовать свои силы в разработке программ, организовать общение и совместную работу через Internet с любыми из разработчиков ОС Linux и сделать свой вклад, став соавтором системы.

В настоящее время разработкой и совершенствованием GNU/Linux занимаются множество компаний, среди которых IBM, Novell, Sun microsystems, Canonical. Модульный принцип построения этой ОС, а также бесплатность и открытость исходных текстов привели к появлению более 300 дистрибутивов GNU/Linux , среди которых есть как мощные ОС, эффективно использующие все доступные ресурсы современных компьютеров, так и более простые, пригодные для работы на системах с ограниченными ресурсами.

Одним из недостатков ОС Windows и Mac OS являются высокие аппаратные требования (мощный процессор, большой объём оперативной памяти и высокая скорость доступа к ней). Современные графические интерфейсы последних версий этих операционных систем требуют наличия в системе мощных графических ускорителей. Еще одна проблема Windows – отсутствие путей безболезненного переноса на другие платформы, даже если в этом возникнет необходимость. Тот же недостаток свойственен и другим закрытым ОС, разрабатываемым одной фирмой и использующим «фирменные» интерфейсы типа Win 32 API.

Альтернативой закрытым решениям является концепция открытых систем. Идея открытых систем исходит из того, что для разных задач необходимы разные системы – как специализированные, так и системы общего назначения, но по–разному настроенные. Эти задачи предполагается решать при помощи стандартных сетевых протоколов, стандартных форматов данных, стандартизации программных интерфейсов и, наконец, стандартизации пользовательского интерфейса.

И в заключение несколько слов об OS/2. Вот как оценивает данную ОС А.В. Гордеев – автор учебника «Операционные системы» (СПб.: Питер, 2005):

«Строение и функционирование операционной системы OS/2 можно считать практически идеальными с точки зрения теории и довольно неплохими в реализации. В качестве подтверждения этому можно привести один пример: OS/2 до сегодняшних дней практически неизменна. Этот факт говорит о глубокой продуманности архитектуры системы, ведь и по сей день OS/2 является одной из самых мощных и продуктивных операционных систем. В одной из лабораторий Санкт–Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения с 1995 года в течение нескольких лет функции сервера выполняла система OS/2 Warp Server . При переходе на сервер Windows NT 4.0 пришлось в два раза увеличить объем оперативной памяти и поменять процессор (c Pentium 90 на Pentium II 300), и даже после этого скорость работы обычных приложений на рабочих станциях не достигла той производительности, какую имели пользователи при работе сервера под управлением OS/2. Аналогичные замечания не так давно можно было прочесть и в зарубежных публикациях – однопроцессорная машина под управлением OS/2 Warp Server обгоняет по производительности двухпроцессорную машину под управлением Windows NT».