Каковы основные возможности отечественной ос диспак и для каких компьютеров она была разработана
Здравствуйте, Хабралюди!
Не многие знают и не многие помнят, с чего началась история компьютерного софта — операционные системы. Именно эту тему и выбрал школьник для своей МАН-овской работы (МАН — малая академия наук). Звучит оно так — эволюция операционных систем. Сразу скажу, что более 90% из Тырнета, но откопано далеко не в первых 2-х страницах поиска в Гугле.
Вступление
Компьютерные технологии в последнее время сделали значительный скачок вперед, и скоро невозможно будет представить наши жизни без помощи компьютера. Но без операционной системы компьютер — лишь набор микросхем. Именно на базе операционной системы работают все программы, которые мы используем, именно от ОС в первую очередь будет зависеть скорость и производительность нашего труда на компьютере.
Современный компьютер состоит из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти, дисков, принтера, клавиатуры, мыши, монитора, сетевых интерфейсов и других различных устройств ввода-вывода. В итоге получается довольно сложная система. Если каждому программисту, который создает приложение, нужно будет разбираться во всех тонкостях работы всех этих устройств, то он не напишет ни строки кода. Более того, управление всеми этими компонентами и их оптимальное использование представляет собой очень непростую задачу. По этой причине компьютеры оснащены специальным уровнем программного обеспечения, который называется операционной системой, в задачу которого входит управление пользовательскими программами, а также управление всеми ресурсами железа.
Первая ОС
GM-НАА была первой операционной системой для компьютеров. Она была создана в 1955 году Робертом Патриком с General Motors и Оуэном Моком с North American Aviation. Она была основана на системном мониторе и работала на больших машинах. Основная функция GM-НАА — автоматическое выполнение новой программы, когда старая программа завершилась.
Возникновение Плато
В 1972 году была разработана система PLATO, которая имела ряд инноваций, таких как оранжевая плазменная панель. Она включала в себя память и функции растровой графики. Плазменный дисплей PLATO поддерживал возможность быстрой отрисовки векторных линий.Многие инноваций, ввела ОС PLATO, стали в дальнейшем фундаментом для разработки других компьютерных систем. Например, некоторые технологии были заимствованы и усовершенствованные компанией Apple.
Возникновение UNIX
Первая система UNIX была разработана в 1969 году в подразделении Bell Labs компании AT & T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем.Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:
1) Использование текстовых файлов для настройки и управления системой;
2) Широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;
3) Взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала;
4) Представление физических и виртуальных устройств как файлов.
Идеи, заложенные в основу UNIX, оказали огромное влияние на развитие компьютерных операционных систем. В настоящее время UNIX-системы признаны одними из самых исторически важных ОС. Эта операционная система популяризирует идею иерархической файловой системы с произвольной глубиной вложенности.
Linux
Linux была создана в 1991 году Линусом Торвальдсом, финским студентом. Тот факт, что Линус сразу после создания ОС выложил исходный код своей ОС в Интернет, был решающим в дальнейшей судьбе Linux. Хотя в 1991 году Интернет еще не был так широко распространен, как в наши дни, зато пользовались им в основном люди, которые имеют достаточную техническую подготовку. И уже с самого начала Торвальдс получил несколько заинтересованных отзывов с предложением помочь в разработке, на что Линус ответил согласием, и уже через полгода к разработке присоединились сотни, потом сотни тысяч добровольных помощников.В силу того, что исходные коды Linux распространяются свободно и общедоступно, к развитию системы с самого начала подключилось большое число независимых разработчиков.
MS-DOS
MS-DOS — коммерческая операционная система фирмы Microsoft для IBM PC-совместимых персональных компьютеров. MS-DOS работает в режиме реального времени процессора x86. Обеспечивается единовременное выполнение только одной программы. MS-DOS была спроектирована так, чтобы пользователи могли легко заменить встроенный интерпретатор посторонними интерпретаторами командной строки, например 4DOS.
Windows, куда ж без нее
В 1985 году появляется первая версия Windows, которая не была оценена пользователями и ее проигнорировали. Возможно потому, что она всего лишь дополняла возможности DOS, будучи фактически графической оболочкой и надстройкой над комплектом MS-DOS.
Со временем, система Windows все более совершенствовалась, появилась полноценная графика, лишила пользователей от видения системных файлов, был преодолен барьер многозадачности, что позволяет запустить 2-3 программы.В 1992 году с момента возникновения Windows 3.1, по мнению многих пользователей и профессионалов, новые возможности ОС были оценены по достоинству. С версии Windos3.1 ОС получила начало 32-разрядная доступность к жесткому диску.
В 1998 году, 25 июня, новая OC Windows 98 вышла на рынок потребителей. Преимуществом, по сравнению с предыдущими образцами, были: полная интеграция с Интернетом, более совершенное управление интерфейсом, новый процессор Pentium II, графический портал AGP, шина USB.
Параллельно с предыдущими, началась разработка системы Windows XP, где окончательно решено отказаться от 16-разрядности в ядре системы, и перейти на 32-разрядную, с новой архитектурой и строением. Из преимуществ новой системы необходимо отметить следующее: это первая из систем с полностью настраиваемым интерфейсом, внедрением интеллектуального меню «Пуск». Также оптимально переработана панель — управляющая ПК.
Появление после Widows XP новой системы Windows Vista считают самым неудачным вариантом после всех предыдущих выпусков ОС. Ее представляют, как «генеральную репетицию» перед Windows 7. Казалось бы, неплохие качества новой системы должны были заинтересовать пользователей. Такие новшевства как встроенный поиск, трехмерность интерфейса Aero с красивыми заставками, хорошую защиту — ничего не помогло, все выполнено крайне неудачно, по мнению пользователей.
Windows 7 мало чем кроме нового интерфейса отменялась от Vista. Вариантов Windows 7 выпущено 5: Starter Edition, домашняя базовая, домашняя расширенная, профессиональная, максимальная.
Windows 8 в отличие от своих предшественников — Windows 7 и Windows XP использует новый интерфейс под названием Modern(Metro). Также в системе присутствует и рабочий стол, но уже в виде отдельного приложения.
Мобильные ОС
Сейчас все больший интерес пользователей привлекают смартфоны на различных операционных системах: Windows Phone, Boda, IOS. Самыми популярными из них являются IOS и AndroidOS.
IOS — мобильная операционная система, созданная на ядре Linux и разрабатываемой и выпускаемой американской компанией Apple. Была выпущена в 2007 году изначально — для iPhone и iPod Touch. Сейчас же она установлена на всех устройствах Apple. Такие нововведения как мобильный браузер Safari, визуальная голосовая почта, виртуальная клавиатура сделали IOS одной из наиболее популярных систем для смартфонов.
Андроид
Андроид — система, которая наиболее динамично развивается, разработанна для смартфонов(изначально для коммунникаторов(Айфон и его тачскрин изменили мнение Гугла)). Она является упрощенным вариантом аналогичных систем Windows и Linux, используемых на стационарных ПК и ноутбуках, ориентированной для тачскрина. Платформа Андроид состоит из операционной системы, интерфейса, связывающего ПО и мощных приложений.
Google Chrome OS (облачная ОС)
Chrome OS позиционируется как операционная система для различных устройств — от маленьких нетбуков до полноразмерных настольных систем и поддерживает x86-и ARM-архитектуры процессоров.
Новая ОС Google Chrome имеет открытый исходный код, основанный на оптимизированном Linux-ядре и управляется браузером Chrome.Главной особенностью будет доминирование веб-приложений над обычными функциями ОС. Ключевая роль при этом отводится браузеру.
Стратегия создания нового продукта подразумевает архитектуру, нетребовательную к аппаратным ресурсам персонального компьютера, используемого для выхода в сеть Интернет.
Все приложения, которые запускает система — веб-сервисы. Фактически, все действия, проходящих в на компьютере, выполняются в Интернете — нет необходимости устанавливать никаких офлайновых приложений. В связи с этим работа в Chrome OS не требует наличия у компьютера мощных ресурсов, ведь все процессы запускаются не на самом компьютере, а на серверах соответствующих служб.
Предсказания ворожеи
Операционная система пользователя становится чем-то похожим на веб-браузер, установленной на голое железо. Современный классический интерфейс (разработанный в Xerox PARC и впервые внедрен Apple почти 30 лет назад) отойдет в прошлое. Многие современные составных частей ОС станут просто не нужны, другие уйдут от пользователя и превратятся в сервисы API для программистов. Основным задачей ОС станет предоставление возможности запуска клиентской части облачных сервисов. И преимущества, которыми Microsoft в современном мире ОС, будет значительно уменьшены. Им придется придумывать новые способы привязки к себе пользователей и программистов в новом среде, более конкурентной, в сравнению с нынешней.
Многое зависит от решений, успехов и неудач крупных софтверных компаний, таких как Microsoft, Google. В отличие от той эволюции софта, которую мы наблюдали в девяностых и двухтысячных, новая эволюция все меньше зависет от производителей железа, и все больше — от производителей конечного ПО для пользователей.
За криворукость не ругать, если что — поправлять, автора не матюкать.
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.
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.
Атомный проект сыграл определяющую роль в политическом и социально-экономическом развитии СССР в послевоенный период, в частности, став стимулом к развитию вычислительной техники, вычислительной математики и программирования. Одной из наиболее известных программистских разработок, зародившихся в недрах атомного проекта, стала операционная система ДИСПАК для ЭВМ БЭСМ-6.
В политическом отношении атомный проект укрепил международное положение СССР, однако на социально-экономическую сферу он оказал двоякое влияние. С одной стороны, для развития этого проекта были задействованы огромные ресурсы, полученные за счет других отраслей народного хозяйства и ущемления нужд населения страны. С другой — проект послужил развитию ряда отраслей науки и экономики, в том числе вычислительной техники нового поколения.
В 1955 году на Урале (Челябинск-70, современное название — Снежинск) был развернут второй ядерный центр. Д ля проведения его расчетно-теоретических работ под руководством Н. Н. Яненко был образован математический сектор, состоящий из четырех отделов: теоретического, производственного счета, вычислительной техники и отдела программирования (его возглавил Ю. И. Морозов). Основными в ычислительными средствами, применяемыми в период становления сектора, были арифмометры «Мерседес» и «Рейнметалл». Особо важные задания для расчетов отправлялись в Москву, в Отделение прикладной математики (ОПМ), где в тот момент уже использовалась ЭВМ «Стрела» [1]. В марте 1957 года такая машина была установлена и в секторе, а в начале 1960-х годов появилась М-20 [2]. Для расчета работы узлов изделий использовались программы, разработанные в ОПМ, но создавались и собственные программные средства.
В 1958 году в математическом секторе НИИ-1011 по инициативе Морозова была создана программирующая система на базе клавишного устройства (ПСКУ). Это была одна из первых отечественных систем символьного программирования, которая впоследствии определила направление развития работ по автоматизации программирования в секторе. В 1960 году был образован научно-технический совет (НТС-3) с секциями вычислительной математики и вычислительной техники, председателем которого стал Яненко.
В 1967 году НИИ-1011 получил БЭСМ-6 [3], оснащенную операционной системой Д-68 [4] разработки ИТМиВТ АН СССР. ОС не отвечала требованиям, которые предъявлялись к вычислениям, характерным для специфики работ НИИ-1011, и имела ряд ограничений. Следует учесть, что тогда еще не было удобных ассемблеров, и вся система была запрограммирована вручную. Много времени занимал поиск ошибок, а слабая производительность не позволяла в полной мере использовать аппаратные возможности БЭСМ-6. В 1969 году В. Ф. Тюрин (выпускник физико-математического факультета Уральского государственного университета в Свердловске, где тогда преподавали Яненко и Морозов) вынес на рассмотрение НТС-3 предложение о создании собственной операционной системы, получившей название ДИСПАК (Диспетчер пакетов). Свердловский университет был одним из базовых вузов для НИИ-1011 и ОПМ, а его выпускники приняли участие в становлении советской компьютерной индустрии.
Группе разработчиков (см. рисунок) в короткие сроки нужно было создать эффективную, удобную и надежную ОС. Работа началась в январе 1970 года, а уже в марте следующего года требовалось представить первую версию системы. Машинное время для работы на БЭСМ-6 предоставлялось группе без ограничений, что тогда было редкостью. Точно в срок ДИСПАК предъявили на испытание, а вскоре запустили в эксплуатацию. Информация о новой ОС, отличавшейся своей практичностью и удобством, быстро распространилась, и вскоре она была принята в качестве серийной, поставляемой вместе с ЭВМ БЭСМ-6.
_500.jpg) |
| Группа разработчиков ОС ДИСПАК. Слева направо: Юрий Озорнин, Николай Шулепов, Светлана Зельдинова, Владимир Карякин, Владимир Тюрин, Виталий Зуев, Людмила Кошкина (Челябинск-70, 1969 год) |
Для работы ОС ДИСПАК в первых версиях применялись системные магнитные ленты: одна использовалась для ввода задач пользователя, их хранения и запуска в решение, а генерируемые задачами в процессе решения данные поступали на системные ленты вывода. После завершения задачи информация о ней изымалась с лент. В связи с большой нагрузкой прежде всего нужно было повысить надежность, безопасность и удобство работы с лентами. Данные на ленте представляли собой блоки по 1024 слова для пользователя плюс восемь служебных слов. Каждая лента получала свой идентификатор (имя), который записывался в одно из служебных слов каждого блока. Каждый блок магнитной ленты нумеровался, а номер записывался в одно из служебных слов этого блока. В ОС хранилась информация о текущем состоянии установленных лент (имя ленты, номер блока) — при установке оператором любой ленты она автоматически опознавалась по имени и номеру блока, причем при необходимости ленту можно было переставить на другое устройство. Для повышения надежности работы каждая запись на ленту сопровождалась контрольным чтением.
Для задач пользователей выделялись 16 каналов, которые распределялись с помощью бюджетной системы между различными группами задач в зависимости от потребностей вычислительного центра, а планирующая система отвечала за эффективное использование ресурсов. При поступлении задачи пользователя инициировалась работа планировщика, который определял нужные ей ресурсы (программный канал, применение магнитной ленты) и при их наличии запускал задачу на решение либо откладывал ее. В процессе решения задачи информация, поступающая на выводные устройства, записывалась на системные ленты вывода и только после завершения счета передавалась на реальные устройства вывода. После окончания счета планировщик возвращал ОС ресурсы задачи и выбирал следующую.
ОС ДИСПАК обеспечивала работу в пакетном и диалогово-пакетном режимах. За счет автоматизации процесса решения пользовательских задач, поддержки режима многозадачности и параллельного решения, буферизации ввода-вывода и эффективного использования внешних устройств было достигнуто достаточно быстрое прохождение задач на ЭВМ. Все это позволило в 15–20 раз повысить скорость решения задач по сравнению со штатным системным ПО.
В 1971 году на БЭСМ-6 появились магнитные диски и был создан коммутатор магнитных дисков, имевший три входа для подключения трех ЭВМ. После того как были разработаны средства для подключения магнитных дисков, впервые на платформе ОС ДИСПАК в 1972 году появилась возможность создавать децентрализованные многомашинные вычислительные комплексы (МВК) из БЭСМ-6 с общей внешней памятью на магнитных дисках. Пользовательские задачи автоматически перераспределялись между ЭВМ, что повысило как эффективность работы, так и надежность вычислительных систем. В этом же году Тюрин защитил диссертацию на тему «Операционная система ДИСПАК». В 1973 году по приглашению М. В. Келдыша Тюрин переехал в Москву, поступил на работу в ИПМ АН СССР и по настоянию академика А. Н. Тихонова начал преподавать в МГУ, на факультете ВМК, где до 2013 года читал лекции по операционным системам. В 1983 году Тюрин защитил докторскую диссертацию по многомашинным комплексам с общей дисковой памятью на базе машин БЭСМ-6.
В период с 1968 по 1981 год было построено 367 машин БЭСМ-6. На более чем 95% из них была установлена ОС ДИСПАК, которая работала в крупнейших ВЦ и НИИ страны: ВЦ АН СССР, ГПВЦ СО АН СССР, ИММ УрО АН СССР, ИрВЦ СО АН СССР, НИИАС, ЦНИИАГ, НПО «Энергия», ИАЭ им. И. В. Курчатова.
В 1980 году Тюрин перешел в ИТМиВТ на проект ДИСПАК для МВК «Эльбрус1-К2», также известного как СВС («система, воспроизводящая систему») и разработанного на основе компонентов и технологий «Эльбруса-2» для замены БЭСМ-6. Разработка комплекса была завершена в 1988 году, до 1992 года было выпущено 60 машин. Процессор МВК «Эльбрус1-К2» был совместим с БЭСМ-6 по командам пользователя. ОС ДИСПАК решала вопросы организации работы в режимах разделения времени и реального времени, исключая простои оборудования комплекса. К каждой БЭСМ-6 были подключены десятки терминалов, работавших под управлением диалоговых систем УПО, ДИМОН, КРАБ, ДЖИН и др. В однопроцессорном варианте ОС ДИСПАК работала без сбоев 662 часа (четыре недели), а время функционирования в многомашинной конфигурации было практически неограниченным.
В 1985 году начался проект по созданию вычислительного комплекса «Эльбрус-Б», в аппаратуре которого для работы с внешними устройствами, прерываниями и т. д. вводились специальные команды, отличающиеся от команд БЭСМ-6. Комплекс работал в трех режимах. Первый обеспечивал полную совместимость с БЭСМ-6, второй совпадал с первым режимом за исключением длины пользовательских регистров (регистр БЭСМ-6 имел длину 15 бит, а во втором режиме было 27 бит), третий режим работы был полностью несовместим с БЭСМ-6. Созданная для комплекса «Эльбрус-Б» версия ОС ДИСПАК обеспечивала полное совмещение с задачами пользователя БЭСМ-6 для первого режима, второй режим не поддерживался, а третий был возможен с применением средств тестовых задач, написанных на ассемблере. Государственные испытания «Эльбрус-Б» и ОС ДИСПАК прошли в 1988 году, а в 1991 году коллектив разработчиков получил премию Совета министров СССР за создание системного программного обеспечения для этой системы.
Операционные системы — важнейшая часть управления современными компьютерными комплексами любого назначения и форм-фактора, и от того, владеет ли страна технологиями создания и развития ОС, зависит сегодня ее национальная безопасность [5]. Вместе с тем иногда можно столкнуться с несерьезным отношением к вопросам разработки ОС, встретив мнение, что «в стране нет и не было собственных ОС». В этой связи уместно напомнить, что разработанные в СССР операционные системы ДИСПАК, «Дубна», ИПМ и ряд других не только были на пике достижений компьютерной индустрии, но и содержали идеи, опередившие свое время. В ИТ абсолютные новинки редкость.
Активное развитие сферы советских ЭВМ с аппаратной поддержкой многозадачности и управления параллельной работой устройств послужило развитию и операционных систем. Машины нуждались в программных системах, с помощью которых ими можно было бы управлять. В конце 60-х на смену незатейливым интерпретирующим системам первых ЭВМ (по сути, их способности ограничивались вызовом стандартных подпрограмм) пришли настоящие операционные системы.
Разработкой первых операционных систем в СССР занимались ведущие научно-технические структуры Москвы: Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) и Институт прикладной математики (ИПМ РАН) им. Келдыша. Над созданием ОС для ЭВМ трудились такие выдающиеся ученые-академики XX века, как Сергей Алексеевич Лебедев, Мстислав Всеволодович Келдыш, Лев Николаевич Королев, Михаил Романович Шура-Бура. Неоценимую помощь в создании системных программных средств оказали также группы из лаборатории вычислительной техники и автоматизации Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне под руководством Николая Николаевича Говоруна.
Для крупных ЭВМ «Весна» и БЭСМ-6 были разработаны многозадачные ОС, которые обеспечивали параллельное выполнение процессов обработки информации, их иерархическую организацию, интерактивный режим работы коллектива пользователей машины и обработку информации в режиме он-лайн.
Операционная система Диспетчер-68
Диспетчер-68 (Д-68) — одна из первых операционных систем, разработанных в конце 60-х для БЭСМ-6. Разработана в ИТМиВТ под руководством профессора Льва Николаевича Королева при участии Виктора Петровича Иванникова и Александра Николаевича Томилина. Система должна была взять на себя управление совместной работой устройств и решение задач в мультипрограммном режиме.
Если разобраться, то Д-68 являлась ядром операционной системы, обеспечивающим мультипрограммный режим пакетной обработки заданий, а также осуществляющим управление виртуальной памятью, внешними запоминающими устройствами и устройствами ввода-вывода.
Функции операционной системы Д-68:
— мультипрограммное решение задач;
— возможность одновременно управлять работой всех каналов связи с внешними запоминающими устройствами и всех устройств ввода-вывода информации;
— совмещение вычислений во всех задачах с параллельной работой внешних запоминающих устройств и устройств ввода-вывода;
— организацию совместного динамического распределения ресурсов оперативной и внешней памяти, основывающуюся на замещении страниц в оперативной памяти;
— распределение устройств между задачами;
— буферизацию ввода-вывода;
— развитую связь с оператором по управлению прохождением задач и работой устройств;
— возможность многотерминальной работы в диалоговом режиме.
— вызов трансляторов с языков программирования и автокодов.
Д-68 легла в основу последующих ОС для БЭСМ-6: Дубна и ДИСПАК, а также послужила базой для операционной системы реального времени НД-70 («Новый диспетчер»-70). Разработка НД-70 проводилась в том же ИТМиВТ под руководством В. П. Иванникова. Как было упомянуто выше — данная операционной система тоже создавалась для БЭСМ-6 и предоставлялась с развитыми средствами организации параллельных вычислений, режимом работы в реальном времени и возможностью организации многомашинного вычислительного комплекса.
На базе ОС НД-70 были созданы крупные баллистические и телеметрические программные комплексы реального времени. В течении двадцати лет они использовались в центрах управления полетами космических аппаратов.
На основе возможностей операционной системы БЭСМ-6, усилиями ряда ведущих научно-исследовательских и производственных организаций, а также с привлечением крупных математических сил СССР, была создана первая советская поставляемая промышленностью полная система математического обеспечения ЭВМ.
Операционная система ИПМ
Создатели Д-68 считали, что делают первую в стране операционную систему. Но все же первенство стоит отдать специалистам Института прикладной математики им. Келдыша. В 1967 году Игорь Борисович Задыхайло, Сергей Сергеевич Камынин и Эдуард Зиновьевич Любимский реализовали возможность автоматизированного управления задачами для ЭВМ «Весна». Но поскольку разработка данной машины находилась в секретности в подведомственной КГБ организации, то и сведения о ней не разглашались. Несмотря на достоинства «Весны», БЭСМ-6 все же была мощнее и презентабельнее, поэтому программисты ИПМ начали работу над операционной системой для машины Лебедева.
Операционная система ИПМ — одна из первых полноценных ОС, включавших достаточно современный механизм параллельной обработки заданий и распределения ресурсов. По словам одного из разработчиков Э. З. Любимского, ОС ИПМ оказалась схожей с современной Unix.
Трудовой коллектив разработчиков ОС ИПМ
Разработка операционной системы началась в 1967 году. Выпуск производственной версии приурочили к 100-летию Ленина — достаточно устойчивая производственная версия ОС ИПМ начала функционировать в 1970 году. Система ограниченно включала в себя программирование. Большинство трансляторов были написаны на языке АЛМО (аналог языка Си), и использовали его в качестве выходного языка. Это была вполне развитая, универсальная система, но помимо ИПМ, она использовалась еще несколькими организациями.
Мониторная система «Дубна»
Многоязыковая Мониторная система «Дубна» была разработана в 1970 году Николаем Николаевичем Говоруном, Владиславом Павловичем Шириковым, Игорем Николаевичем Силиным и другими сотрудниками ОИЯИ с участием специалистов из Института атомной энергии (ИАЭ) им. И. В. Курчатова и стран-участниц ОИЯИ (ГДР, ВНР, КНДР). Система обеспечивала управление заданиями, создала и использовала многоуровневые библиотеки программ. Она включала в себя библиотеку программ общего назначения, совместимую с библиотекой Европейского центра ядерных исследований ЦЕРН (CERN). Мониторная система «Дубна» использовалась как с собственной ОС «Дубна», так и с другими операционными системами для БЭСМ-6.
В ОС «Дубна» входили такие компоненты:
— транслятор (ассемблер) с автокода МАДЛЕН на язык загрузки;
— транслятор с языка Фортран на язык загрузки;
— статический и динамический загрузчик;
— библиотекарь и общие библиотеки стандартных программ;
— текстовый редактор;
— системные программы ввода-вывода.
Со временем в составе мониторной системы появились другие трансляторы и системы, а именно: Алгол-ГДР; Фортран-ГДР; Форекс оптимизирующий транслятор с языка, близкого к Фортрану 77; транслятор с языка Паскаль; ГРАФОР («ГРАфическое расширение ФОРтрана») — библиотека векторной графики на языке Фортран; Поплан транслятор с языка POP-2.
Также проводились исследования и разработки диалоговых систем, которые по большей части были связаны с машиной БЭСМ-6 (системы Пульт, Димон, Мультидоступ и другие предоставляли пользователям возможности редактирования текстов программ и запуска задач в пакетную обработку).
Коллектив ОИЯИ
ОС АС-6
В начале 70-х под руководством Л. Н. Королева и В. П. Иванникова впервые была создана распределенная операционная система многомашинного информационно-вычислительного комплекса АС-6. Она состояла из входящих в комплекс равноправных операционных систем ЭВМ, которые взаимодействовали друг с другом через единый интерфейс. Также ОС обеспечивала сетевое взаимодействие вычислительных процессов комплекса и конвейерную работу входящих в него машин («конвейера ЭВМ») для обработки в режиме реального времени больших потоков информации о полетах космических аппаратов.
Сетевые программные средства ОС АС-6 разделялись на транспортные и функциональные. Транспортные предназначались для передачи данных в комплексе как между операционными системами, так и между задачами пользователей. В соответствии с принципом равноправия операционных систем, транспортные средства были симметричны. Как правило, они служили для связи объектов операционных систем разных ЭВМ. В случае выхода из строя машины, взаимодействие с транспортными средствами прекращалось. Работа возобновлялась после перезапуска ОС. Функциональные средства базировались на транспортных и выполняли функции запроса ресурсов, обмена с устройствами ввода-вывода, вызова программ-посредников и т.д.
ДИСПАК
Советский атомный проект (САП) послужил развитию многих научных направлений и в частности: электронно-вычислительной техники, вычислительной математики и программирования. Одним из важных проектов САП была разработка операционной системы ДИСПАК для БЭСМ-6, которая велась с 1969 года по 1971 год. Разрабатывали систему программисты математического сектора НИИ-1011, второго советского ядерного центра, созданного в 1955 году на Урале (Челябинск-70, Снежинск). Операционная система ДИСПАК (сокращение от «дисковый пакет» или «диспетчер пакетной обработки») многие годы успешно работала на ЭВМ БЭСМ-6 и на Эльбрусе.
Возникновению ОС ДИСПАК предшествовало создание математического сектора для проведения расчетно-теоретических работ, которым руководил Николай Николаевич Яненко. Сектор состоял из четврех отделов: теоретического (руководил сам Яненко); производственного счета (руководил Армен Айкович Бунатян); вычислительной техники (руководил В.А. Дорофеев); отдела программирования (руководство Юрия Ивановича Морозова).
Наиболее важные расчеты проводили в московском Отделение прикладной математики (ОПМ) на ЭВМ «Стрела». В секторе же первое время использовали вычислительные машины «Мерседес» и «Рейнметалл». Но в начале 60-х советские ЭВМ («Стрела» и М-20) заменила иностранные модели.
Николай Николаевич Яненко
В 1958 году А.А. Бунатян возглавил математический сектор НИИ-1011. И тогда же возникла идея создать программирующую систему с использованием клавишного устройства (ПСКУ), одну из ранних отечественных систем символьного программирования.
В 1960 году был создан научно-технический совет НТС-3, который включал в себя секции вычислительной математики и вычислительной техники. Председателем НТС-3 стал Н. Н. Яненко. На заседаниях совета рассматривались вопросы научной и производственной работы, обсуждались методы решения вычислительных задач и программирования.
С 1967 года сектор НИИ-1011 получил первую советскую ЭВМ, способную выполнять 1 миллион одноадресных операций в секунду — БЭСМ-6. Машина работала с ОС Д-68. Возможности данной операционной системы были достаточно ограниченными, ее производительность не позволяла на всю мощь использовать широкие аппаратные возможности БЭСМ-6.
В 1969 году инженер-разработчик Владимир Федорович Тюрин проявил инициативу и вынес на рассмотрение НТС-3 предложение о создании собственной операционной системы ДИСПАК. Предложение было одобрено. Сформировалась группа разработчиков новой ОС, в состав которой вошли: Юрий Озорнин, Николай Шулепов, Светлана Александровна Зельдинова, Владимир Карякин, Виталий Зуев, Людмила Кошкина. Специалистам нужно было в короткие сроки создать производительную, удобную и надежную операционную систему.
В начале 1970 года началась работа по созданию ОС ДИСПАК, а уже в 1971 году первую версию системы предоставили для испытаний. Очень быстро распространилась информация о новой и практичной операционной системе, которая сразу же завоевала популярность. ОС ДИСПАК расходился по стране. Новую ОС получили не только организации Минсредмаша, но и другие заинтересованные структуры. Одними из первых системы появились в Академгородке Новосибирска, в Миассе (в КБ машиностроения у академика В. П. Макеева), в нескольких организациях Москвы, в Тбилиси, Свердловске, Иркутске. Вскоре ОС ДИСПАК была принята заводом-изготовителем ЭВМ в качестве серийной, поставляемой вместе с аппаратурой БЭСМ-6.
Владимир Федорович Тюрин
Под задачи пользователей было отведено 16 каналов, которые распределялись между различными группами задач. Планирующая система отвечала за более эффективное использование ресурсов. Операционная система ДИСПАК обеспечивала работу в пакетном и диалогово-пакетном режимах. За счет автоматизации процесса решения задач, многозадачности, параллельного решения задач, буферизации ввода и вывода данных и более эффективного использования внешних устройств, прохождение задач значительно ускорилось. Благодаря функциональным возможностям операционной системы удалось повысить производительность в 15-20 раз.
В 1971 году для БЭСМ-6 был разработан коммутатор магнитных дисков (КМД), который имел три входа для подключения трех машин. Разработала программные средства для подключения С.А. Зельдинова.
Появление ОС ДИСПАК позволяло улучшить характеристики ЭВМ, появились возможности создавать децентрализованные многомашинные вычислительные комплексы с общей внешней памятью на магнитных дисках, автоматически перераспределять задачи между машинами, повысить эффективность их использования и функциональную надежность вычислительных систем.
Группа разработчиков операционной системы
ОС ДИСПАК продолжала совершенствоваться. В 1975 году был разработан и внедрен коммутатор терминалов (КТ). Его аппаратуру разработали Ю. Н. Мазурин и А. К. Золотилин. Программное обеспечение для КТ в ОС ДИСПАК было выполнено В. Н. Карякиным.
В том же году появился и терминальный коммутатор на 64 терминала с выходом на семь ЭВМ БЭСМ-6. С его помощью удалось создать локальную и распределённую сети в различных Институтах АН СССР. Пользователи могли запускать задачи в автоматическом режиме на любом терминале и на любую ЭВМ, при этом просматривая результаты работы на своем терминале.
ОС ДИСПАК была очень надежной и быстрой. Максимальное время функционирования системы в однопроцессорном варианте составляло 662 часа (4 недели), а максимальное время функционирования в многомашинном комплексе было практически неограниченно. Система отлично решала вопросы работы в режиме разделения времени, реального времени, обеспечивая высокий коэффициент полезного использования машинного комплекса. К каждой машине БЭСМ-6 подключались десятки терминалов, которыми управляли диалоговые системы.
ОС ДИСПАК работала в крупнейших ВЦ страны, научно-исследовательских институтах СССР, во многих советских организациях по всей территории союза. За период серийного выпуска ЭВМ БЭСМ-6 (с 1968 года по 1981 год) было выпущено 367 машин и на более чем 95% из них была установлена операционная система ДИСПАК.
С 1980 года разработчики Н. Е. Балакирев, С. А. Зельдинова, В. Ф. Тюрин перешли на проект «Эльбрус», на котором начали испытывать ОС ДИСПАК. Через год С. З. Рачинским была внедрена архивно-файловая система, обеспечивающая работу с файлами, каталогами и защищающая их. У файловой системы была своя иерархия, для сопровождения предоставлялись сервисные программы.
В середине 80-х был разработан вычислительный комплекс ЭЛЬБРУС-Б. Главным конструктором был М. В. Тяпкин. Разработка системного программного обеспечения для рассматриваемого ВК была выполнена В. Ф. Тюриным, С. А. Зельдиновой, Н. Е. Балакиревым. М. Г. Чайковский разработал макроассемблер, ФОРТРАН для ВК ЭЛЬБРУС-Б.
Вычислительный комплекс работал в трех режимах: 1-й обеспечивал обеспечивал полную совместимость команд пользователя с БЭСМ-6; 2-й совмещался с первым режимом, кроме длины регистров пользователя; 3-й был полностью не совместим с пользовательским режимом БЭСМ-6. Для ВК ЭЛЬБРУС-Б была создана операционная система ДИСПАК, которая обеспечивала полное совмещение с задачами пользователя БЭСМ-6. Второй режим не обеспечивался, а третий — обеспечивался только тестовыми задачами, написанными на ассемблере.
В 1988 году прошли успешные испытания ОС ДИСПАК и ВК ЭЛЬБРУС-Б. В начале 90-х разработчики В. Ф. Тюрин, С. А. Зельдинова, Н. Е. Балакирев и М. Г. Чайковский получили премию Совета министров СССР за создание системного программного обеспечения для ВК ЭЛЬБРУС-Б.
Все достижения и разработки советских специалистов во многом определили дальнейшие направления и характер исследований в отечественном системном программировании. В особенности это можно сказать про разработки для ЭВМ БЭСМ-6 — машины, которая на протяжении более десяти лет была лидером по производительности в стране, и также про многомашинно вычислительный комплекс реального времени АС-6. Эксплуатация многочисленных моделей БЭСМ-6 дала возможность накопить уникальную библиотеку программ, ставших интеллектуальным богатством страны.
Читайте также: