Головна

Третій період (початок 60-х - 1980 г.). Комп'ютери на основі інтегральних мікросхем. Перші багатозадачні ОС

  1. I. Перші підходи у вивченні діяльності
  2. I. Період давньоруського лексікографірованіе.
  3. II. Період появи перших друкованих словників.
  4. II. Психологічний аналіз періоду бойових дій
  5. III. Аналіз результатів психологічного аналізу 1 і 2 періодів діяльності привів до наступного розуміння узагальненої структури стану психологічної готовності.
  6. IV. 9. Періодизація сучасної історії.
  7. IV. Сучасний період розвитку лексикографії.

Наступний важливий період розвитку обчислювальних машин відноситься до початку 60-х - 1980 р В цей час в технічній базі відбувся перехід від окремих напівпровідникових елементів типу транзисторів до інтегральних мікросхем. Обчислювальна техніка стає більш надійною і дешевої. Зростає складність і кількість завдань, що вирішуються комп'ютерами. Підвищується продуктивність процесорів.

Підвищенню ефективності використання процесорного часу заважає низька швидкість роботи механічних пристроїв введення-виведення (швидкий зчитувач перфокарт міг обробити 1200 перфокарт в хвилину, принтери друкували до 600 рядків в хвилину). Замість безпосереднього читання пакета завдань з перфокарт в пам'ять починають використовувати його попередній запис, спочатку на магнітну стрічку, а потім і на диск. Коли в процесі виконання завдання потрібно введення даних, вони читаються з диска. Точно так же вихідна інформація спочатку копіюється в системний буфер і записується на стрічку або диск, а друкується тільки після завершення завдання. Спочатку дійсні операції введення-виведення здійснювалися в режимі off-line, тобто з використанням інших, більш простих, що окремо стоять, комп'ютерів. Надалі вони починають виконуватися на тому ж комп'ютері, який виробляє обчислення, тобто в режимі on-line. Такий прийом отримує назву spooling (скорочення від Simultaneous Peripheral Operation On Line) або підкачки-відкачування даних. Введення техніки підкачки-відкачування в пакетні системи дозволило поєднати реальні операції введення-виведення одного завдання з виконанням іншого завдання, але зажадало розробки апарату переривань для сповіщення процесора про закінчення цих операцій.

Магнітні стрічки були пристроями послідовного доступу, тобто інформація зчитувалася з них в тому порядку, в якому була записана. Поява магнітного диска, для якого не важливий порядок читання інформації, тобто пристрої прямого доступу, привело до подальшого розвитку обчислювальних систем. При обробці пакету завдань на магнітній стрічці черговість запуску завдань визначалася порядком їх введення. При обробці пакету завдань на магнітному диску з'явилася можливість вибору чергового виконуваного завдання. Пакетні системи починають займатися плануванням завдань: в залежності від наявності запитаних ресурсів, терміновості обчислень і т.д. на рахунок вибирається те чи інше завдання.

Подальше підвищення ефективності використання процесора було досягнуто за допомогою мультипрограммирования. Ідея мультипрограммирования полягає в наступному: поки одна програма виконує операцію введення-виведення, процесор не простоює, як це відбувалося при однопрограмні режимі, а виконує іншу програму. Коли операція введення-виведення закінчується, процесор повертається до виконання першої програми. Ця ідея нагадує поведінку викладача і студентів на іспиті. Поки один студент (програма) розмірковує про відповідь на питання (операція введення-виведення), викладач (процесор) вислуховує відповідь іншого студента (обчислення). Природно, така ситуація вимагає наявності в кімнаті декількох студентів. Точно так же мультипрограмування вимагає наявності в пам'яті кількох програм одночасно. При цьому кожна програма завантажується в свою ділянку оперативної пам'яті, званий розділом, і не повинна впливати на виконання іншої програми. (Студенти сидять за окремими столами і не підказують один одному.)

Поява мультипрограмування вимагає справжньої революції в будові обчислювальної системи. Особливу роль тут відіграє апаратна підтримка (багато апаратні нововведення з'явилися ще на попередньому етапі еволюції), найбільш суттєві особливості якої перераховані нижче.

3. Реалізація захисних механізмів. Програми не повинні мати самостійного доступу до розподілу ресурсів, що призводить до появи привілейованих і непривілейованих команд. Привілейовані команди, наприклад команди введення-виведення, можуть виконуватися тільки операційною системою. Кажуть, що вона працює в привілейованому режимі. Перехід управління від прикладної програми до ОС супроводжується контрольованою зміною режиму. Крім того, це захист пам'яті, що дозволяє ізолювати конкуруючі призначені для користувача програми один від одного, а ОС - від програм користувачів.

4. Наявність переривань. Зовнішні переривання сповіщають ОС про те, що сталося асинхронна подія, наприклад завершилася операція введення-виведення. Внутрішні переривання (зараз їх прийнято називати винятковими ситуаціями) виникають, коли виконання програми призвело до ситуації, що вимагає втручання ОС, наприклад розподіл на нуль або спроба порушення захисту.

5. Розвиток паралелізму в архітектурі. Прямий доступ до пам'яті та організація каналів введення-виведення дозволили звільнити центральний процесор від рутинних операцій.

Не менш важлива в організації мультипрограмування роль операційної системи. Вона відповідає за наступні операції.

Мультипрограмні системи забезпечили можливість більш ефективного використання системних ресурсів (наприклад, процесора, пам'яті, периферійних пристроїв), але вони ще довго залишалися пакетними. Користувач не міг безпосередньо взаємодіяти із завданням і повинен був передбачити за допомогою керуючих карт всі можливі ситуації. Налагодження програм як і раніше займала багато часу і вимагала вивчення багатосторінкових роздруківок вмісту пам'яті і регістрів або використання отладочной друку.

Поява електронно-променевих дисплеїв і переосмислення можливостей застосування клавіатур поставили на чергу вирішення цієї проблеми. Логічним розширенням систем мультипрограмування стали time-sharing системи, або системи поділу часу1). У них процесор перемикається між завданнями не тільки на час операцій введення-виведення, а й просто по закінченні певного часу. Ці перемикання відбуваються так часто, що користувачі можуть взаємодіяти зі своїми програмами під час їх виконання, тобто інтерактивно. В результаті з'являється можливість одночасної роботи декількох користувачів на одній комп'ютерній системі. У кожного користувача для цього повинна бути хоча б одна програма в пам'яті. Щоб зменшити обмеження на кількість працюючих користувачів, була впроваджена ідея неповного знаходження виконуваної програми в оперативній пам'яті. Основна частина програми знаходиться на диску, і фрагмент, який необхідно в даний момент виконувати, може бути завантажений в оперативну пам'ять, а непотрібний - викачано назад на диск. Це реалізується за допомогою механізму віртуальної пам'яті. Основною перевагою такого механізму є створення ілюзії необмеженої оперативної пам'яті ЕОМ.

У системах поділу часу користувач отримав можливість ефективно проводити налагодження програми в інтерактивному режимі і записувати інформацію на диск, не використовуючи перфокарти, а безпосередньо з клавіатури. Поява on-line-файлів призвело до необхідності розробки розвинених файлових систем.

Паралельно внутрішньої еволюції обчислювальних систем відбувалася і зовнішня їх еволюція. До початку цього періоду обчислювальні комплекси були, як правило, несумісні. Кожен мав власну операційну систему, свою систему команд і т. Д. В результаті програму, яка успішно працює на одному типі машин, необхідно було повністю переписувати і заново налагоджувати для виконання на комп'ютерах іншого типу. На початку третього періоду з'явилася ідея створення сімейств програмно сумісних машин, що працюють під управлінням однієї і тієї ж операційної системи. Першим сімейством програмно сумісних комп'ютерів, побудованих на інтегральних мікросхемах, стала серія машин IBM / 360. Розроблене на початку 60-х років, це сімейство значно перевершувало машини другого покоління за критерієм ціна / продуктивність. За ним пішла лінія комп'ютерів PDP, несумісних з лінією IBM, і найкращою моделлю в ній стала PDP-11.

Сила "однієї сім'ї" була одночасно і її слабкістю. Широкі можливості цієї концепції (наявність всіх моделей: від міні-комп'ютерів до гігантських машин; велика кількість різноманітної периферії; різне оточення; різні користувачі) породжували складну і громіздку операційну систему. Мільйони рядків Ассемблера, написані тисячами програмістів, містили безліч помилок, що викликало безперервний потік публікацій про них і спроб виправлення. Тільки в операційній системі OS / 360 містилося понад 1000 відомих помилок. Проте ідея стандартизації операційних систем була широко впроваджена в свідомість користувачів і надалі отримала активний розвиток.




Вступ | Класифікація прикладних програмного забезпечення | Лампові машини. Операційних систем немає | Лекція 4. Поняття операційної системи. 4 години. | Інші класи ОС. | монолітні системи | багаторівневі системи | Модель клієнт-сервер і мікроядра | Лекція 6. Поняття ресурсу в ОС. | поняття процесу |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати