История развития операционных систем. 3
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)»
ТЕМА ДОКЛАДА
ИСТОРИЯ ОПРЕАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Автор работы: Студент группы АС-10И2
Байбара Павел Александрович
Руководитель: Мызникова Татьяна Александровна
Омск 2012
Содержание
Введение
Изучение истории развития ОС показывает, что все существенные продвижения в области архитектуры ОС связаны с влиянием двух основных факторов:
- прогресс технологии, приводящий к быстрому возрастанию характеристик аппаратуры ЭВМ и к появлению принципиально новых типов аппаратуры;
- принципиально новые идеи, возникающие у проектировщиков.
Такие технологические прорывы, как изобретение магнитных дисков, микропроцессоров, создание высококачественных видеомониторов, требовали радикальных изменений в технологии работы с компьютером. С другой стороны, некоторые идеи в области организации вычислительного процесса и интерфейса дали серьезный толчок совершенствованию архитектуры компьютеров.
Не зная хотя бы в общих чертах основных этапов развития аппаратного и программного обеспечения, трудно понять многие особенности современных ОС.
1. Назначение операционных систем
Операционная система компьютера представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями с одной стороны, и аппаратурой компьютера с другой стороны.
В соответствии с этим определением ОС выполняет две группы функций:
- предоставление пользователю или программисту расширенной виртуальной машины, с которой удобней работать и которую легче программировать;
- повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.
Ресурсом является всякий объект, который может распределяться операционной системой между вычислительными процессами в ЭВМ. Различают аппаратные и программные ресурсы ЭВМ.
К аппаратным ресурсам относятся:
- микропроцессор (процессорное время) ;
- оперативная память ;
- периферийные устройства;
К программным ресурсам : доступные пользователю программные средства для управления вычислительными процессами и данными.
Операционная система распределяет ресурсы в соответствии с запросами пользователей и возможностями ЭВМ и с учетом взаимодействия вычислительных процессов. Считается, что ресурс работает в режиме разделения, если каждый из вычислительных процессов занимает его в течение некоторого интервала времени.
Операционная система является посредником между ЭВМ и её пользователем. Она делает работу с ЭВМ более простой, освобождая пользователя от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими.
Например, чтобы считать или записать информацию на дискету, надо:
- Запустить двигатель вращения дискеты
- Управлять шаговым двигателем перемещения головки
- Следить за индикатором присутствия дискеты
- Выбрать номер блока на диске
- Выбрать дорожку
- Выбрать номер сектора на дорожке и.т.д.
Все эти функции берет на себя операционная система.
2. История развития операционных систем
История развития операционных систем насчитывает уже много лет. Так как операционные системы появились и развивались в процессе конструирования компьютеров, то эти события исторически тесно связаны. Поэтому чтобы представить, как выглядели операционные системы, рассмотрим несколько следующих друг за другом поколений компьютеров.
Первый настоящий цифровой компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэббиджем (Charles Babba ge, 1792-1871). Это была чисто механическая машина, а технологии того времени не были достаточно развиты для изготовления многих деталей и механизмов высокой точности. Не стоит и говорить, что его аналитическая машина не имела операционной системы.
После безуспешных усилий Бэббиджа прогресса в конструировании цифровых компьютеров практически не наблюдался вплоть до Второй мировой войны, которая стимулировала взрывную активизацию работ над ними. Профессор Джон Атанасов (Qohn Atanasoff) и его аспирант Клиффорд Берри (Clifford Berry) создали в Университете штата Айовы конструкцию, которая сейчас считается первым действующим цифровым компьютером. В ней использовалось 300 электронных ламп.
Примерно в то же время Конрад Цузе (Konrad Zuse) в Берлине построил Z3, компьютер, основанный на использовании механических реле. В 1944 году группой в Блетшли Парк, Великобритания, был построен Колоссус, в Гарварде Говардом Айкеном (Howard Aiken) был построен Марк I, а в Университете штата Пеннсильвания Вильям Мочли (William Mauchley) и его аспирант Джон Преспер Эккерт (J. Presper Eckert) построили Эниак.
Некоторые из этих машин были цифровыми, в некоторых использовались электронные лампы, а работу некоторых из них можно было программировать, но все они были весьма примитивно устроены и тратили многие секунды на производство даже самых простых вычислений. Все эти машины стоили больших денег, потребляли бешеное количество электроэнергии и регулярно ломались.
В конце 40-х годов XX века, в сложившихся условиях, машинное время стоило очень дорого, очень остро встала проблема повышения эффективности использования оборудования, и прежде всего центрального процессора. Возникла великая идея – использовать сам компьютер для повышения эффективности работы с ним же.
Важным шагом на этом пути стало возложение на специальную компьютерную программу части тех функций, которые до этого выполнял оператор или сам программист.
Программы такого рода назывались обычно мониторами. Монитор принимал команды, состоящие, как правило, из 1-2 букв названия и 1-3 аргументов, заданных 8-ричными или 16-ричными числами.
Несмотря на убогость, по нынешним меркам, подобных средств, они в свое время значительно повысили производительность работы программистов. Однако кардинального повышения загрузки процессора не произошло.
Временем широкого распространения мониторов в мире были 50-е годы прошлого века (в СССР – 60-е годы). В настоящее время нечто подобное можно встретить на самых примитивных микропроцессорных контроллерах.
2.1 Пакетные ОС
В середине 50-х годов изобретение и применение транзисторов радикально изменило всю картину. Компьютеры стали достаточно надежными, появилась высокая вероятность того, что машины будут работать довольно долго, выполняя при этом полезные функции.
Машины, называемые теперь мэйнфреймами, располагались в специальных комнатах с кондиционированием воздуха, где ими управлял целый штат профессиональных операторов. Только большие корпорации, правительственные учреждения или университеты могли позволить себе технику, цена которой исчислялась миллионами долларов.
Историю собственно ОС можно начать с появления в конце 50-х годов первых систем, организующих работу по пакетному принципу.
Важнейшим организационным изменением, происшедшим на этом этапе развития, стало массовое изгнание программистов из машинных залов, как фактора, лишь вносящего сумятицу в работу.
Теперь от программиста требовалось собрать пакет перфокарт, содержащий его программу, данные к ней, а также управляющие перфокарты. Эти карты на специально разработанном языке управления заданиями (JCL, Job Control Language) объясняли операционной системе, чье это задание, что нужно сделать с программой, что предпринять в случае успешной трансляции, что – при наличии ошибок, откуда взять исходные данные.
Обойтись без столь подробных инструкций было нельзя, потому что программист не присутствовал при запуске задания и не мог вмешаться лично.
Подготовленный пакет передавался, вместе с другими подобными пакетами, оператору ЭВМ, перед которым стояли две основные задачи: чтобы в устройстве ввода не переводились пакеты заданий и чтобы в принтере не кончилась бумага. Когда процессор заканчивал обработку задания и печать его результатов, он вводил следующий пакет и приступал к его обработке. Так достигалась основная цель пакетного режима – исключить простои процессора из-за нерасторопности людей.
В скором времени разработчики ОС осознали, что вычерпаны далеко не все резервы повышения загрузки процессора. Операции ввода и печати требовали лишь очень небольшой доли от полной производительности процессора. Целесообразно было найти способ, чтобы в эти периоды ожидания загрузить процессор другой работой. Но для этого необходимо, чтобы в памяти процессора находились сразу несколько программ, тогда ОС смогла бы переключать процессор на выполнение той программы, которая в данный момент может работать.
Такая организация работы, когда в памяти находятся несколько программ и система в определенные моменты переключает выполнение с одной программы на другую, была названа мультипрограммированием. Эта важная идея в разных воплощениях пережила те пакетные системы, в которых она впервые была реализована, и является основой для функционирования практически всех современных ОС.
Среди наиболее развитых пакетных ОС с мультипрограммированием нельзя не назвать OS/360, основную ОС знаменитого в 60-70 гг. семейства ЭВМ IBM 360/370.
2.2 ОС с разделением времени
На рубеже 60-70 гг. распространенным и не слишком дорогим периферийным устройством становятся мониторы. При этом процессор и ОЗУ остаются самыми дорогими и громоздкими устройствами вычислительной системы. В этих условиях возникает и быстро приобретает популярность принципиально новый тип ОС – системы с разделением времени.
К одной ЭВМ подключается несколько десятков рабочих мест, оборудованных дисплеем (монитор + клавиатура) и совместно использующих вычислительные ресурсы ЭВМ. Процессорное время делится на кванты длительностью в несколько десятков миллисекунд и по истечении каждого кванта процессор может быть переключен на обслуживание другого процесса, другого дисплея. Поскольку теперь подготовку текстов программ выполняют сами программисты за дисплеями, а работа по редактированию текста требует очень малых затрат процессорного времени, процессор успевает обслужить все рабочие места практически без ощутимой задержки. При этом, разумеется, средняя скорость работы каждой программы уменьшается, по крайней мере во столько раз, сколько программ выполняется одновременно.
Первая универсальная система с режимом разделения времени CTSS (Compatible Time Sharing System) была разработана в Массачусетском технологическом институте (M.I.T.) на специально переделанном компьютере IBM 7094 (Corbato et al., 1962).
После успеха системы CTSS Массачусетский технологический институт, исследовательские лаборатории Bell Labs и корпорация General Electric начали разработку универсальной общей компьютерной системы — машины, которая должна была поддерживать одновременную работу сотен пользователей в режиме разделения времени. Проектировщики этой системы, известной как MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service — мультиплексная информационная и вычислительная служба), представляли себе одну огромную вычислительную машину, воспользоваться услугами которой мог любой проживающий в окрестностях Бостона человек.
Режим разделения времени стал огромным облегчением для программистов, которые вновь смогли в некоторой степени почувствовать себя «хозяевами» ЭВМ и получили возможность запускать программы на трансляцию и отладку хоть каждые 5 минут. Это позволило сократить сроки разработки и отладки программ.
Для трудоемких вычислительных заданий, предусматривающих счет по ранее отлаженным программам, режим разделения времени менее эффективен, чем пакетный, поскольку частое переключение процессора между выполняемыми программами требует дополнительных затрат времени.
Первоначально в качестве аппаратной основы систем разделения времени использовались мейнфреймы. Но к середине 70-х годов наряду с мэйнфреймами широкое распространение получили мини-компьютеры, такие как PDP-11, Nova, HP. Мини-компьютеры первыми использовали преимущества больших интегральных схем, позволившие реализовать достаточно мощные функции при сравнительно невысокой стоимости компьютера.
Архитектура мини-компьютеров была значительно упрощена по сравнению с мэйнфреймами, что нашло отражение и в их операционных системах.
Важной вехой в истории мини-компьютеров и вообще в истории операционных систем явилось создание ОС UNIX.
UNIX зародился в лаборатории Bell Labs фирмы AT&T более 40 лет назад. В 1969 году Кен Томпсон, стремясь реализовать идеи, которые были положены в основу MULTICS, но на более скромном аппаратном обеспечении ( DEC PDP-7 ), написал первую версию новой операционной системы, а Брайан Керниган придумал для нее название -UNICS ( UNIplexed Information and Computing System ) - в противовес MULTICS ( MULTIplexed Information and Computing Service ).И при очередном копировании, две последние буквы «CS» были сокращены до «X», так работа переросла в операционную систему UNIX , ставшую популярной в академических кругах, в правительственных учреждениях и во многих компаниях.
Первоначально эта ОС предназначалась для поддержания режима разделения времени в мини-компьютере PDP-7. С середины 70-х годов началось массовое использование ОС UNIX. К этому времени программный код для UNIX был на 90 % написан на языке высокого уровня С. Широкое распространение эффективных С-компиляторов сделало UNIX уникальной для того времени ОС, обладающей возможностью сравнительно легкого переноса на различные типы компьютеров. Поскольку эта ОС поставлялась вместе с исходными кодами, то она стала первой открытой ОС, которую могли совершенствовать простые пользователи-энтузиасты. Хотя UNIX была первоначально разработана для мини-компьютеров, гибкость, элегантность, мощные функциональные возможности и открытость позволили ей занять прочные позиции во всех классах компьютеров: суперкомпьютерах, мэйнфреймах, мини-компьютерах, серверах и рабочих станциях на базе RISC-процессоров, персональных компьютерах.
Независимо от версии, общими для UNIX чертами являются:
- многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа;
- реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени;
- использование механизмов виртуальной памяти для повышения уровня мультипрограммирования;
- унификация операций ввода-вывода на основе расширенного использования понятия “файл”;
- иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов независимо от количества физических устройств, используемых для размещения файлов;
- переносимость системы за счет написания ее основной части на языке C;
- кэширование диска для уменьшения среднего времени доступа к файлам.
Все десятилетие было отмечено постоянным появлением новых, все более совершенных версий ОС UNIX. Среди них были и фирменные версии UNIX: SunOS, HP-UX, Irix, AIX и многие другие, в которых производители компьютеров адаптировали код ядра и системных утилит для своей аппаратуры. Разнообразие версий породило проблему их совместимости, которую периодически пытались решить различные организации. В результате были приняты стандарты POSIX и XPG, определяющие интерфейсы ОС для приложений, а специальное подразделение компании AT&T выпустило несколько версий UNIX System III и UNIX System V, призванных консолидировать разработчиков на уровне кода ядра.
2.4 Однозадачные ОС для ПЭВМ
В середине 70-х годов был изобретен микропроцессор, а к началу 80-х микропроцессоры стали догонять по функциональным характеристикам ранее использовавшиеся «большие» процессоры. Эта ситуация сделала почти бесполезным режим разделения времени: зачем делить один процессор между многими задачами и многими пользователями, если проще и дешевле дать отдельный микропроцессор каждому пользователю? Разделение времени осталось целесообразным разве что в отношении суперкомпьютеров.
Появление и бурное распространение персональных компьютеров (ПК) вызвало к жизни новое поколение ОС, которые оказались во много раз проще своих предшественниц. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса мини-компьютеров типа PDP-11, но их стоимость была существенно ниже. Если мини-компьютер позволил иметь собственную вычислительную машину отделу предприятия или университету, то персональный компьютер дал такую возможность отдельному человеку. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки «дружественного» программного обеспечения, и предоставление этих «дружественных» функций стало прямой обязанностью операционных систем.
В 1974 году, когда корпорация Intel выпустила Intel 8080 — первый универсальный 8-разрядный центральный процессор, — для него потребовалась операционная система, с помощью которой можно было бы протестировать новинку Корпорация Intel привлекла к разработкам и написанию нужной операционной системы одного из своих консультантов Гэри Килдэлла (Gary Kildall). Килдэлл создал дисковую операционную систему, названную СР/М (Control Program for Microcomputers - управляющая программа для микрокомпьютеров). Когда он позже заявил о своих правах на СР/М, корпорация Intel удовлетворила его просьбу. Позже Килдэлл создал свою компанию Digital Research для дальнейшего развития и продажи СР/М.
Затем было написано множество прикладных программ, работающих в СР/М, что позволило этой системе занимать высшую позицию в мире микрокомпьютеров целую пятилетку.
В начале 80-х корпорация IBM разработала IBM PC (Personal Computer
персональный компьютер) и начала искать для него программное обеспечение. Сотрудники IBM связались с Биллом Гейтсом, чтобы получить лицензию на право использования его интерпретатора языка Бейсик. Их также интересовала, операционная система, которая работала бы на IBM PC. Готовой ОС у Гейтса не было, но он выяснил, что у местного изготовителя компьютеров, Seattle Computer Products, есть подходящая операционная система DOS (Disk Operating System — дисковая операционная система).
Он направился в эту компанию с предложением выкупить DOS (предположительно за $50 000), которое компания Seattle Computer Products с готовностью приняла. Затем Гейтс создал пакет программ DOS/BASIC, и пакет был куплен IBM. Видоизмененная система была переименована в MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System) и быстро заняла доминирующее положение на рынке IBM PC. Самым важным оказалось решение Гейтса продавать MS-DOS компьютерным компаниям для установки вместе с их оборудованием, в отличие от попыток Килдэлла продавать СР/М конечным пользователям (по крайней мере, на начальной стадии).
MS-DOS представляет собой
Интерфейс MS-DOS с прикладными программами основан на вызовах программных прерываний, обрабатываемых системой. Бульшую часть этих прерываний принято называть функциями DOS.
Когда в 1983 году появился компьютер IBM PC/AT с центральным процессором Intel 80286, система MS-DOS уже прочно стояла на ногах, а СР/М доживала свои последние дни. Позже система MS-DOS широко использовалась на компьютерах с процессорами 80 386 и 80486. Хотя первоначальная версия MS -DOS была довольно примитивна, последующие версии системы включали в себя расширенные функции, многие из которых были позаимствованы у UNIX. (Корпорация Microsoft была хорошо знакома с системой UNIX и в первые годы своего существования даже продавала ее микрокомпьютерную версию XENIX.)
2.5 Многозадачные ОС для ПК с графическим интерфейсом
Быстрое развитие технологии привело к тому, что к концу 80-х годов ПК оказались в состоянии решать значительно более сложные и трудоемкие задачи, чем раньше. При этом многие из достижений прежних этапов развития ОС оказались вновь востребованными, но теперь уже в новых условиях, среди которых надо назвать резкое повышение мощности процессоров и объема памяти, появление высококачественных графических мониторов и развитие сетевых технологий.
Стала реальной такая вещь, как многозадачная ОС для ПК. Надо сказать, что первоначально идея системы, в которой один пользователь запускает одновременно несколько приложений, большинству специалистов казалась пустым пижонством и вызывала насмешки: «Почему бы не выполнить несколько программ по очереди?». Сейчас с таким взглядом смешно даже спорить.
На смену ОС, которые выполняли текстовые команды, вводимые пользователем с клавиатуры, пришли системы, в которых взаимодействие с пользователем основано на использовании GUI (Graphical User Interface, графический интерфейс пользователя).
2.5.1 Операционные системы Windows
На рубеже 70-х и 80-х лет прошлого столетия фирма Microsoft, получившая огромное развитие благодаря контракту с IBM, постепенно приобрела самостоятельность. Главной задачей Microsoft стал перенос графического интерфейса на ПК IBM - это позволило сделать компьютер ближе, понятнее конечному пользователю, что стимулировало бы продажи ПК и, естественно, продажи Microsoft. Гейтс несколько раз провозглашал, что его конечная цель - компьютер на столе в каждом доме и офисе, предполагая, естественно, что он будет работать под управлением операционной системы Microsoft.
Операционная система MS-DOS была слишком сложна для среднего пользователя - на обучение работе в этой среде требовалось слишком много времени, т.к. у нее не было графического интерфейса, пользователю приходилось запоминать много сложных, непонятных команд.
Для устранения этих неудобств Гейтс считал необходимым разместить между MS-DOS и приложениями промежуточную систему, (получившую временное название "Interface Manager"), которая регистрировала бы конкретное оборудование системы.
Прикладные программы получали бы эти данные от Interface Manager, а пользователи были бы освобождены от непосредственной работы с DOS. Второй функцией Interface Manager должна была стать надстройка графического интерфейса над MS-DOS и внесение единообразия во все прикладные программы, которые будут выполняться под управлением этой системы.
Проект Interface Manager, был запущен в сентябре 1981 г. Предполагалось, что кодовое название Interface Manager станет окончательным, но в результате был выбран вариант Windows, поскольку он лучше всего описывал области экрана или «окна» вычислений, которые стали основным элементом новой системы. О появлении Windows было объявлено в 1983 году, но на разработку потребовалось некоторое время. Скептики назвали ее «дутым программным обеспечением».
Windows 1.0
Windows 1.0 вышла в ноябре
1985 и являлась первой попыткой
Microsoft создать многозадачную
Операционная система Windows 1.0 обладала буфером обмена, объем которого ограничивался всего лишь шестнадцатью килобайтами. Цветовая палитра операционной системы поддавалась гибкой настройке из «панели управления» однако все всплывающие окна были черно-белыми. Windows 1.0 не получила широкого распространения, вопреки всем ожиданиям Microsoft.
Windows 3.0
Через 5 лет, в 1990-м году, вышла версия Windows 3.0, которую можно было считать крупным коммерческим успехом корпорации Microsoft. Перед выпуском новой системы была проведена огромная рекламная компания (7 млн. долл. было вложено в рекламу, распространено 250 тыс. бесплатных демонстрационных дискет, по всей стране были организованы семинары). Усовершенствования, ориентированные на программистов, привели к взрыву активности на рынке ПО для Windows. Тогда стабильность ОС оставляла желать лучшего, но Windows 3.0 очень скоро стала доминирующим продуктом на рынке благодаря предварительной установке на новых компьютерах и широкой поддержке со стороны независимых поставщиков аппаратных средств и программного обеспечения. Упорное стремление Microsoft сделать Windows работоспособной ОС наконец-то принесло ощутимые плоды.
Windows NT 3.51
Первая реализация операционной системы Windows New Technology - Windows NT 3.51 выпускалась в двух модификациях: Server и Workstation. Несмотря на то, что внешне интерфейс Windows NT 3.51 практически ничем не отличался от Windows 3.11, Windows NT была уже полнофункциональной многопользовательской 32-разрядной операционной системой.
Под управлением Windows NT прекрасно выполнялись программы MS DOS, также она включала специальный встроенный эмулятор, позволявший запускать приложения Windows 3.X.
Основным функциональным отличием Windows NT 3.51 от Windows 3.11 было жесткое разграничение доступа. Все пользователи Windows NT условно разделялись системой на две категории: администраторы и собственно пользователи. Каждому пользователю назначалась собственная программная группа, отображаемая в окне Windows NT Program Manager, оператор мог изменять ее состав независимо от программных групп других пользователей.
Windows NT 3.51 являлась первой системной
платформой от Microsoft, не опирающейся
в процессе своей работы на
функции MS DOS. Эта система не только
поддерживала стандартную
Windows 95 - Windows 98
В 1997-м году на рынке появилась Windows 95. Эта версия Windows - самая дружественная пользователю, для инсталляции которой не требуется предварительно устанавливать DOS, ее появление сделало персональный компьютер более доступным массовому потребителю.
В Windows 95 имеется встроенный набор протоколов TCP/IP, свои собственные средства диагностики и оптимизации системы, стандартный набор необходимых для работы программ и допускается использование длинных имен файлов. После загрузки системы появляется рабочий стол. На нём уже есть панель задач с кнопкой Пуск и корзина. На панели задач появились часы и языковая панель. Также появилась возможность двигать окна и изменять их размер вручную. В самом окне есть полоса меню, в верхнем правом углу появились кнопки «Свернуть», «Развернуть», «Закрыть».
В Windows 95 есть ещё несколько преимуществ. Поддержка формата FAT 16, которая позволяет использовать диски размером немного более 4 ГГб, поддержка устройств Plug and Play. Но самое главное отличие Windows 95 в её многозадачности. Её приложения обладают свойством совместного использования ресурсов процессора.
Нестабильность работы Windows 95 стала
буквально притчей во языцех,
значительно «подмочив»

- История развития операционных систем
- История развития операционных систем UNIX и MS Windows
- История развития операционных систем Windows
- История развития операционных систем Windows
- История развития Организации Объединенных Наций
- История развития организационной деятельности в общественном питании
- История развития органической химии
- История развития операционной системы
- История развития операционной системы Mac OS
- История развития операционной системы MS Windows
- История развития операционной системы Windows
- История развития операционной системы Windows
- История развития операционных систем
- История развития операционных систем