Программа дисциплины для студентов
Үшінші кезең (60 жылдардың басы – 1980 ж.). Интегралды микросхемалар негізіндегі компьютерлер. Алғашқы көпміндетті операциялық жүйелер
жүктеу/скачать 1.8 Mb.
|
| Үшінші кезең (60 жылдардың басы – 1980 ж.). Интегралды микросхемалар негізіндегі компьютерлер. Алғашқы көпміндетті операциялық жүйелер.
Есептеуіш машиналарының дамуының келесі маңызды дәуірі - 60-шы жылдардың басынан бастап – 1980 жылдарға дейін. Осы кезде техникалық базадада өзгерістер басталды - транзистор типті жартылай өткізгіштік элементтерден интегралды микросхемаларға көшу басталды. Есептеуіш техникасы сенімдірек және арзанырақ бола бастады. Компьютерлермен шешілетін тапсырмалардың саны мен күрделілігі өсті. Процессорлар өнімділігі артты. Процессорлық уақыттарды пайдалану тиімділігін арттыруға енгізу- шығарудың механикалық құрылғыларының жұмысының төмен жылдамдығы кедергі жасады (перфокарталарды ең жылдам оқитын құрылғы минутына 1200 перфокарта өңдесе, принтерлер минутына 600 жол ғана баспаға шығарды). Тапсырмалар пакетін перфокарталардан жадыға тікелей оқылуының орнына, оның алдын ала магниттік лентаға, ал содан соң дискіге жазылуы қолданыла бастады. Егер тапсырманың орындалу барысында деректерді енгізу талап етілсе, онда, олар дискіден оқылады. Дәл осылай алдымен шығарылатын ақпараттың көшірмесі жүйелік буферге жасалады да лентаға немесе дискке жазылады, ал тапсырма аяқталғаннан кейін ғана баспаға шығарылады. Басында енгізу-шығарудың нақты амалдары off-line тәртібінде, яғни басқа, қарапайымдау, жеке тұратын компьютерлерді пайдалану арқылы жүзеге асатын. Арықарай олар есептеу жүргізетін компьютерлерде орындала бастады, яғни on-line тәртібінде. Осындай іс-әрекет spooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line қысқартуы) немесе деректерді қосу-алу (орыс.подкачка-откачка) деп аталды. Пакеттік жүйелерге қосу-алу техникасын енгізу бір тапсырманың енгізу-шығару нақты операцияларын басқа тапсырманың орындалуымен үйлестіруге мүмкіндік берді. Бірақ осы операциялардың аяқталғаны жөнінде процессорге хабар беру үшін үзу аппараттарын дайындауды қажет етті. Магниттік ленталар біртіндеп жол ашатын құрылғылар болғандықтан, яғни олардан мәлімет жазылу реті бойынша ғана оқылатын. Ақпаратты оқу тәртібі маңызды емес, яғни тікелей жол ашатын құрылғының – магниттік дисктің пайда болуы есептеу жүйесінің ары қарай дамуына алып келді. Магниттік лентадағы пакетті өңдеу кезінде тапсырма шығару кезегі олардың енгізу тәртібімен анықталды. Магниттік дисктегі тапсырмалар пакетін өңдеу кезінде кезекті орындалатын тапсырманы таңдау мүмкіндігі пайда болды. Пакеттік жүйелер сұралған қорларға, есептеу жылдамдығына және т.б. байланысты тапсырмаларды жоспарлаумен айналыса бастады. Процессорды пайдалану тиімділігін арықарай жоғарылатуға мультипрограммалау көмегімен қол жеткізілді. Мультипрограммалау идеясы келесіден көрінді: бір программа енгізу-шығару операциясын орындап жатқан кезде, бірпрограммалық режим кезіндегідей процессор босқа тұрмайды, ол басқа программаны орындайды. Енгізу-шығару аяқталған кезде, процессор бірінші программаны орындауға қайтып оралады. Бұл идея емтихандағы оқытушы мен студенттердің мінез-құлқын еске түсіреді. Бір студент (программа) сұрақ жауабын (енгізу-шығару операциясын) ойланып отырған кезде, оқытушы (процессор) басқа студент (есептеу) жауабын тыңдайды. Әрине бұндай жағдаят бөлмеде бірнеше студент болуын талап етеді. Мультипрограммалау да дәл солай, жадыда бірнеше программа бір мезгілде болуын талап етеді. Бұл кезде әр программа оперативті жадының тарау деп аталатын әр учаскесіне енгізіледі және басқа программаның орындалуына әсер етпеуі керек (студенттер жеке-жеке отырады да бір-біріне көмектеспейді). Мультипрограммалаудың пайда болуы есептеу жүйесін құруда нағыз революцияны талап етеді. Бұл жерде ең елеулі ерекшеліктері төменде келтірілген аппараттық қолдау маңызды роль атқарады. Қорғаныс механизмдерін іске асыру. Программаларда қорларды бөлуге дербес жол болмауы керек. Бұл пұрсатты (привилегиялы) және пұрсатты емес командалар пайда болуына әкеледі. Пұрсатты командалар, мысалы енгізу-шығару командаларын операциялық жүйелер ғана орындай алады. Ол пұрсатты режимде жұмыс істейді дейді. Басқарудың қолданбалы программадан операциялық жүйеге өтуі режимнің бақыланатын кезегімен қатар жүреді. Одан басқа бұл – бәсекелес пайдаланушы программаларды бір-бірінен, ал операциялық жүйені пайдаланушылар программасынан оқшауландыруға мүмкіндік беретін жады қорғанысы. Үзудің орын алуы (болуы). Сыртқы үзулер операциялық жүйені асинхронды жағдай, мысалы енгізу-шығару операциясы аяқталғаны туралы хабардар етеді. Ішкі үзулер (қазір оларды ерекше жағдаяттар деген атау қолданылып жүр) программаны орындау операциялық жүйенің араласуын қажет ететін жағдаятқа әкелгенде пайда болады. Мысалы: нольге бөлу немесе қорғанысты бұзуға қадам жасалу. Сәулетте параллелизмнің дамуы. Жадыға тікелей жол ашу және енгізу-шығару каналдарын (арналарын) ұйымдастыру орталық процессорды күйбің операциялардан босатуға мүмкіндік берді. Мультипрограммалауды ұйымдастырудағы операциялық жүйе ролі де маңызды. Ол келесідей операцияларға жауап береді. Жүйелік шақырулар көмегімен қолданбалы программа мен операциялық жүйе арасында интерфейсті ұйымдастыру. Жадыдағы тапсырмалардан кезек ұйымдастыру және тапсырмалардың біреуіне процессорды бөлу процессорды пайдалануды жоспарлауды талап етті. Бір тапсырмадан басқасына өту регистрлер мазмұнын және тапсырманы орындауға қажетті деректер құрылымын, басқаша айтқанда есептеуді дұрыс жалғастыруды қамтамасыз ету үшін контексті сақтауды талап етеді. Жады шектеулі қор болып табылғандықтан, жадыны басқару стратегиясы қажет, яғни жадыда ақпаратты орналастыру, алмастыру және таңдау үрдістерін тәртіпке келтіруді талап етеді. Файл түріндегі сыртқы тасымалдауыштарда ақпаратты сақтауды ұйымдастыру және нақты файлға пайдаланушылардың белгілі бір категорияларына ғана жол ашуды қамтамасыз ету қажет. Программаға деректерді рұқсат етумен алмастыру қажет болатындықтан, оларды коммуникация құралдарымен қамтамасыз ету қажет. Деректермен дұрыс алмасу үшін түрлі қорлармен жұмыс істеуде туындайтын талас жағдаяттарды шешу қажет және программалардың өз әрекеттерін үйлестіруін болжай білу, яғни жүйені синхронизациялау құралдарымен жабдықтау қажет. Мультипрограммалық жүйелер жүйелік қорларды тиімдірек пайдалану мүмкіндігін қамтамасыз етті (мысалы, процессорлар, жадылар, перифериялық құрылғылар), бірақ олар ұзақ уақыт пакеттік болып қалып отырды. Пайдаланушы тапсырмамен тікелей өзара әрекет ете алмады да басқарушы карта көмегімен мүмкін болатын барлық жағдаяттарды қарастыруға мәжбүр болды. Программаны жөндеу бұрынғыдай көп уақыт алып отырды және жадылар мен регистрлер мазмұнының көп беттік басылмасын зерттеуді немесе жөндеу терілімін пайдалануды талап етті. Электрондық-сәулелік дисплейлердің пайда болуы және клавиатураларды пайдалану мүмкіндігін түсіну осы проблеманы шешуді кезекке қойды. Мультипрограммалау жүйесінің логикалық кеңеюі time-sharing жүйесі немесе уақытты бөлу жүйесі болды. Оларда процессор тапсырмалар арасында енгізу-шығару операциясы негізінде ғана емес, белгілі бір уақыт өткеннен-ақ ауыстырылып қосылып отырды. Осы ауыстырылып қосылулар жиі өтетіні сондай, пайдаланушылар өз программаларымен оларды орындау кезінде, яғни интербелсенді өзара әрекет ете алады. Соның нәтижесінде бір компьютерлік жүйеде бірнеше пайдаланушы бір мезгілде жұмыс істей алу мүмкіндігі пайда болды. Бұл үшін жадыда әр пайдаланушының кем дегенде бір программасы болуы керек. Жұмыс істеуші пайдаланушылар санына шектеуді азайту үшін оперативті (жедел) жадыда орындалатын программаны толық емес табу идеясы енгізілді. Программаның негізгі бөлігі дискте орналасқан және сол мезетте орындалауы қажет фрагмент (бөлік) оперативты жадыға енгізіліп, қажет емесі қайтадан дискке көшірілуі мүмкін. Бұл виртуалды жады механизмі көмегімен іске асырылады. Бұндай механизмнің басты жетістігі ЭЕМ-нің шексіз оперативты жадысы бар деген иллюзия құру болып табылады. Уақытты бөлу жүйелерінде пайдаланушы программаны қалыптастыруды интербелсенді режимде тиімді жүргізу және ақпаратты перфокартаны пайдаланбастан, тікелей клавиатурадан дискке жазу мүмкіндігіне ие болды. On-line файлдарының пайда болуы дамыған файлдық жүйелерді даярлау қажеттілігін тудырды. Есептеу жүйелерінің ішкі эволюцияларымен параллельді олардың сыртқы эволюциясы да жүрді. Осы кезең басталғанға дейін есептеу кешендері, әдетте сәйкес келмейтін. Әрқайсысының өз операциялық жүйесі, командалардың өз жүйесі және т.б. болды. Нәтижесінде машинаның бір типінде табысты жұмыс істейтін программаны басқа типті компьютерде орындау үшінтолық қайта жазып, қайтадан жөндеу қажет болатын. Үшінші кезең басында бір операциялық жүйенің басқаруымен жұмыс істейтін программалық үйлесімді машиналар жанұясын құру идеясы пайда болды. Интегралды микросхемаларда құрылған, программалық үйлесімді компьютерлердің бірінші жанұясы IBM/360 машиналар сериясы болды. 60-шы жылдардың басында даярланған бұл жанұя баға/өнімділік критериі бойынша екінші буын машиналарынан елеулі түрде басым түсті. Одан кейін IBM желісімен үйлеспейтін PDP компьютерлер желісі шықты және оның ең үздік моделі PDP-11 моделі болды. «Бір жанұяның» күші сонымен бірге оның әлсіздігі де болды. Осы тұжырымдаманың кең мүмкіндігі (барлық модельдердің болуы: мини-компьютерлерден үлкен машиналарға дейін; сан алуан периферияның көптігі; түрлі қоршаған орта; сан түрлі пайдаланушылар) күрделі және аса үлкен операциялық жүйені тудырды. Мыңдаған программалаушы жазған Ассемблердің миллиондаған жолы қатеге толы болып, оларды түзету қадамы туралы басылымдардың үздіксіз ағынын тудырды. OS/360 операциялық жүйесінің өзінде ғана 1000-нан аса белгілі қателер орын алды. Соған қарамастан операциялық жүйелерді стандарттау идеясы пайдаланушылар санасына кең сіңіп, кейіннен белсенді түрде дамыды. жүктеу/скачать 1.8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|