Появление мультипрограммных операционных систем

Следующий важный период развития ОС - это 1965-1975 годы.

В технической базе ЭВМ был переход к интегральным микросхемам и, фактически, к новому поколению. Большие функциональные возможности интегральных схем сделали воз­можным реализацию на практике сложных компьютерных архитектур, как, например, IBM/360.

Тогда были реализованы практически все основные механизмы, прису­щие современным ОС: мультипрограммирование, мультипроцессирование, под­держка многотерминального многопользовательского режима, виртуальная па­мять, файловые системы, разграничение доступа и сетевая работа. Начинается расцвет системного программирования. Из области прикладной математики (для узкого круга специалистов) системное программирование превращается в отрасль индустрии, оказывающую непо­средственное влияние на практическую деятельность миллионов людей.

Революционным событием стала промышленная реализация мультипрограммирования. Мультипрограммирова­ние — способ организации вычислительного процесса, при котором в памяти компьютера находилось одновременно несколько программ, попеременно выпол­няющихся на одном процессоре. Это значительно улуч­шило эффективность ЭВМ. Она теперь могла исполь­зоваться почти постоянно, а не менее половины рабочего времени, как это было раньше.

Мультипрограммирование было реализовано в двух вариантах - в системах па­кетной обработки и разделения времени.

Мультипрограммные системы пакетной обработки так же, как и их однопрограммные предшественники, имели своей целью обеспечение максимальной за­грузки аппаратуры компьютера, но решали эту задачу более эффективно. В мультипрограммном пакетном режиме процессор не простаивал, пока одна программа выполняла операцию ввода-вывода (как это происходило при после­довательном выполнении программ в системах ранней пакетной обработки), а переключался на другую готовую к выполнению программу. Этим до­стигалась сбалансированная загрузка всех устройств компьютера, а, следователь­но, увеличивалось число задач, решаемых в единицу времени.

Но и здесь пользователь по-прежнему был лишен возможности интерактивно взаимодействовать со своими програм­мами. Для того чтобы хотя бы частично вернуть пользователям ощущение непо­средственного взаимодействия с компьютером, был разработан другой вариант мультипрограммных систем — системы разделения времени. Этот вариант рас­считан на многотерминальные системы, когда каждый пользователь работает за своим терминалом. В числе первых ОС разделения времени, разработанных в середине 60-х годов, были TSS/360 (компания IBM), CTSS и MULTICS (Массачусетский технологический институт совместно с Bell Labs и компанией General Electric). Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, был нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного владения вычислительной машиной за счет периодического выделения каждой программе своей доли процессорного време­ни. В системах разделения времени эффективность использования оборудова­ния ниже, чем в системах пакетной обработки, что явилось платой за удобства работы пользователя.

Многотерминальный режим использовался не только в системах разделения вре­мени, но и в системах пакетной обработки. Теперь и оператор, и все пользователи получали возможность формировать свои задания и управлять их выполнением со своего терминала. Такие ОС получили название систем удаленного ввода заданий. Терминальные комплексы могли располагаться на большом расстоянии от процессорных стоек, соединяясь с ними с помощью различных глобальных связей - модемных соединений телефонных сетей или выделенных каналов.

К этому времени можно констатировать существенное изменение в распределе­нии функций между аппаратными и программными средствами компьютера. ОС становились неотъемлемыми элементами компьютеров, играя роль «продолжения» аппаратуры. В первых вычислительных машинах программист, напрямую взаимодействуя с аппаратурой, мог выполнить загрузку программных кодов, используя пультовые переключатели и лампочки индикато­ров, а затем вручную запустить программу на выполнение, нажав кнопку «пуск». В компьютерах 60-х годов большую часть действий по организации вычисли­тельного процесса взяла на себя ОС. (В большинстве совре­менных компьютеров не предусмотрено даже теоретической возможности выпол­нения какой-либо вычислительной работы без участия ОС. После включения питания автоматически происходит поиск, загрузка и запуск ОС, а в случае ее отсутствия компьютер просто останавлива­ется.)

Важной тенденцией этого периода является создание семейств программно-совместимых машин и ОС для них. Программная совместимость требовала и совместимости ОС. Однако такая совместимость подразумевает возможность работы на больших и малых вычислительных системах, с большим и с малым количеством разно­образной периферии, в коммерческой области и в области научных исследо­ваний. ОС, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными. Они со­стояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами про­граммистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток ис­правлений. ОС этого поколения были очень дорогими. Так, разработка OS/360, объем кода для которой составил 8 Мбайт, стоила компании IBM 80 миллионов долларов.