История развития операционных систем

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 однозадачную, однопользовательскую, диалоговую  ОС. Она ведет диалог с пользователем  в текстовом режиме и в большей  степени рассчитана на обслуживание  прикладных программ текстового  режима, хотя допускает и графику. Работа с мышью должна обеспечиваться самими прикладными программами при минимальной поддержке со стороны ОС. Для размещения программы пользователя и для своих собственных нужд MS-DOS позволяет использовать 640 Кбайт памяти, что казалось огромной величиной в те незапамятные времена аккуратного программирования и полного отсутствия файлов AVI и MP3. Позднее были добавлены средства, позволяющие с некоторым усилием использовать до 4 Мб памяти.

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 операционную  систему с графическим интерфейсом для платформы PC. Она не была полноценной операционной системой, а являлась всего лишь графической оболочкой над DOS. Непосредственно после запуска Windows 1.0 загружала программу, называвшуюся «The MS-DOS Executive», и выполнявшую функции, аналогичные современному «Проводнику» Windows. Однако эта оболочка в гораздо большей степени напоминала популярный файловый менеджер Northon Commander, поскольку отображала списки хранящихся на дисках данных не в виде иконок, а в форме текстового перечня их заголовков.

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 таблицу  данных FAT, но и позволяла создавать независимые дисковые разделы с собственной таблицей размещения файлов - NTFS. Windows NT 3.51 представляла собой полнофункциональную многозадачную и многопользовательскую операционную систему.

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» репутацию Microsoft. Именно поэтому созданная  три года спустя операционная система Microsoft Windows 98 была, по большому счету, всего лишь улучшенной и дополненной версией Windows 95.