Введение в специальность

212

состоялись(онулетелнасобственномсамолетенаотдых, аегоколлеги были напуганы категорическим требованием IBM сохранять разработкувстрожайшейтайне), тогда«голубойгигант» обратился кначинающейфирмеMicrosoft, известнойсвоиминтерпретатором Бэйсика для Altair. Быстро соориентировавшись в обстановке, молодыепредпринимателикупилиза50 000 долларовуТимаПаттер-

сона (Tim Patterson) из фирмы Seattle Computer Products операци-

оннуюсистемуQ-DOS (Quick and Dirty — быстраяигрязная), адаптировалиееивыпустиливтомже1981 годуподфирменнымназва-

нием MS-DOS — Microsoft Disk Operating System. Этот заказ имел для Билла Гейтса и Пола Аллена эпохальные пследствия, он положилначаломноголетнемусотрудничествусIBM ивзлетуMicrosoft.

MS-DOS ожидалаудивительнаясудьба, вместескомпьютерами IBM PC она живет уже почти 20 лет. На ней выросло не одно поколение программистов, даже сейчас, в начале нового века, знание этойклассическойистемысчитаетсянеобходимиымдлясистемного программиста. Система проста и надежна, требует минимум ресурсов, работает на самых слабых процессорах. Вместе с тем она имеет ряд принципиальных недостатков: нет встроенных средств управления расширенной памятью и внешними устройствами, отсутствует графический интерфейс с пользователем. Каждый программист вынужден решать эти задачи по-своему, что сильно усложняетпроцесспроектирования, установкиисопровожденияприкладныхпрограмм.

ОбщениепользователяссистемойMS-DOS происходитна «птичьем» языке, требующем знания точного синтаксиса нескольких десятков команд. Для того, чтобы создать или скопировать файл средствамисамойсистемы, нужнонаписатьвкоманднойстрокенесколько строк неудобоваримого текста. Для облегчения этой работы независимыми производителями были созданы командно-фай- ловыеоболочки, позволяющиепростейшиеоперациисфайламипроизводить с помощью клавиш управления курсором. Самая известная из них — Norton Commander, разработанная легендарным программистом эпохи DOS Питером Нортоном (Norton, Peter). На любом снимке тех лет с экрана IBM PC хорощо видны две голубые

213

панели этой исключительно простой и удобной программы. Даже послепоявленияWindows профессиональныепрограммистыпредпочитали работать с файлами не стандартными средствами, а старой и доброй оболочкой Norton или ее преемником — системой Far.СозданнаяНортономфирмаSymantec оченьпопулярнавкомпьютерном мире благодаря многочисленным вспомогательным программам — утилитам, выполняющим, по меткому выражению некоторыхэкспертов, функции«огнетушителя, бронежилетаиспасательного круга для персональных компьютеов». Недаром личный автомобиль Питера Нортона имеет уникальный номерной знак

«Mr IBM PC».

Mac-OS иNeXTSTEP. Впредыдущейглавемыужерассматривалиисториюпоявленияграфическогопользовательскогоинтерфейса. Напомним, что первой массовой операционной системой, в которойонбылреализован, былаMac-OS, разработаннаяв1984 году фирмой Apple для своих «Макинтошей», и основанная на идейном багаже, накопленномзамногиегодыцентромXerox PARC. Вомногом благодаря этой операционной системе «Маки» в 80-е годы отвоевализначительнуюдолюрынкаперсональныхкомпьютеров.

НовыйрешительныйшагвразвитииинастольныхОСбылсделанлидеромApple СтивомДжобсомпослеегонеожиданногоухода из компании в 1985 году и организации фирмы NeXT Inc. ОперационнаясистемаNeXTSTEP, выпущеннаяв1987 годудлякомпьютера NeXT, была построена совершенно по-новому, с использова- ниемсамыхпередовыхидейобъектно-ориентированногопрограм- мирования. Однако этот революционный проект не имел коммерческого успеха, в 1996 году фирма NeXT Inc. была куплена Apple Computer за425 миллионовдолларов, аСтивДжобсвернулсявродные пенаты, где реализует идеи NeXTSTEP в новых версиях MacOS.

Ранние версии Windows. На фоне графической Mac-OS MSDOS сразу стала выглядеть старомодно. Первый шаг Microsoft — попыткапростокупитьсистемууApple, нокогдапоследняяотказалась от сделки, Биллу Гейтсу пришлось заняться созданием соб-

214

ственной графической операционной системы для клона IBM PC. НерешаясьразрабатыватьсовершенноновуюОС, Microsoft напервыхпорахограничиласьполумерами. В1985 годувышлаграфическая оболочка Windows 1.0, которая запускалась под MS-DOS как обычнаярезидентнаяпрограммаибраланасебяфункцииуправленияокнамииорганизациидиалогаспользователем. Однакоэтаоболочка была очень неповоротливой, на 286-х процессорах она работала с большим замедлением. Версия 2.0 тоже не пользовалась успехом, программистынежелалипереписыватьприложенияDOS под оконныйинтерфейс. ОднакоMicrosoft продолжаланастйчиводорабатывать и рекламировать систему, с третьей попытки лед недоверия пользователей тронулся, фирма постепенно стала завоевывать авторитетнарынкеграфическихоперационныхсистем, однакоэто произошло ужев90-хгодах1.

OS/2 против Windows. Первая половина 90-х годов отмечена ожесточенным противостоянием между двумя недавними партнерами — IBM и Microsoft на рынке операционных систем.

Выйдя в 1987 году на рынок персональных компьютеров с новой серией PS/2, IBM решила удивить мир не только аппаратурой, ноиочереднымпрограммнымсуперпроектом. Вместесмашинами готовилась к выпуску принципиально новая 32разрядная операционная система OS/2 — Operating System/2, которая должна была заменитьDOS ипревзойтивсеизвестныесистемы, реализовавграфическийинтерфейс, многозадачность, возможностьработывсети. Длятого, чтобыобъединтьбольшойопытIBM вобластиразработки ОС для мэйнфреймов с удачными продуктами Microsoft, в рамках стратегического партнерства двух фирм была создана объединенная команда разработчиков, которая приступила к реализации этого замысла. Первые версии OS/2 были выпущены в 1987-1990 годах, но они не имели полноценного графического интерфейса и

1ФирмаApple былакрайненедовольнатем, чтоMicrosoft использоваладеталиинтерфейса MacOS в системе Windows и даже подала на нее в суд. Этот процесс Apple проиграла, и произошло это потому, что ранее суд оказался на ее стороне в споресXerox, предъявившейаналогичныепретензии. Еслибысудрешилпо-друго- му, историяОСмоглабыпойтиинымпутем.

215

неоказалисущественноговлияниянарынок. Потомработызамедлились, потому что Microsoft, у которой стали налаживаться дела с Windows, непроявлялаособогорвениявразработкеOS/2. Отношения между партнерами стали накаляться, дело кончилось полным разрывом. Стороныдоговорилисьотом, чтотекущаяверсиясистемы принадлежит им в равной мере, дальнейшую работу над ее совершенствованием они будут вести самостоятельно и независимо друготдруга.

ПрекративотношениясIBM, Microsoft постараласьвыжатьвсе из Windows. Версия 3.0, появившаяся в 1990 году, стала пользоватьсяпопулярностью, началсямассовыйпереводприложенийпод эту операционную систему, тем более, что к этому времени подоспели 386-е процессоры, вполне удовлетворяющие аппетиты этой прожорливой ОС. Вместе с Windows росли популярность и богатствосамойMicrosoft, извтороразряднойфирмыонапревратиласьв могущественнуюивлиятельнуюкорпорациювкомпьютерноммире, бросившую вызовсамойIBM. Феноменальный успехверсии3.1 (в апреле1992 годазапервые50 днейбылопроданосвышемиллиона копий) настроил компанию на весьма агрессивное рыночное поведение. Миллионы долларов тратились на рекламу, писались заказные статьи в пользу Windows, что в конце концов приводило к успеху— всеновыекомандыразработчиковпроектировалисвоиприложения с расчетом на эту операционную систему.

На этом фоне действия IBM выглядели вялыми. Графический компонент OS/2 появился только в 1992 году в версии 2.0, система явноотставала отWindows. ХотяразвитиеOS/2 продолжалось— в 1994 и 1996 годах вышли новые версии 3 (Warp) и 4 (Merlin),и

техническиесвойствасистемыпостоянноулучшались, завоеватьрынок настольных систем OS/2 не сумела. Все хвалили ее за надежность, экономность к ресурсам, но ... покупали Windows, потому что рынок пакетов прикладных программ был уже сориентирован на эту систему.

В1995 годуMicrosoft, выдержавдраматическуюпаузуисопроводив этот акт небывалой рекламной шумихой, выпустила на рынок 32-разрядную Windows-95 (кодовое имя Chicago), предназна-

216

ченнуюдлязаменыWindows 3.1. Посвоимтехническимвозможностям она не представляла собой ничего выдающегося, по крайней мере, по сравнению с OS/2, но зато с точки зрения дизайна это был шедевр. Цвета окон, форма и размеры значков, структура меню — всебылосделаносбольшимвкусомиумением. Системаявнобыла рассчитана на массового потребителя, имела множество мелких удобств — от автоматической конфигурации внешних устройств (plug-and-play) до набора игр. Рабочий стол Windows-95 стал классическим для второй половины 90-х годов.

Windows-95 (в 1998 году вышел ее обновленный вариант Windows-98) окончательно вытеснила OS/2 с рынка массовых настольныхОСдляплатформыIntel, однакоосталсяещеодинсектор применения, гдепозицииOS/2 покаещеоставалисьсильными. Речь идетокорпоративныхпрофессиональныхпользователях, длякоторых исключительноважнапроизводительность, стабильностьибезопасность ОС — те качества, по которым продукция Microsoft подвергаласьрезкойкритикесостороныкомпьютернойобщественности. ОднакоMicrosoft несобираласьуступатьконкурентамвысокодоходный корпоративный рынок и бросила в битву с ними свой стратегический резерв — операционную систему Windows NT.

Windows NT. ПолучивврезультатеразводасIBM ещенесовершенную, нобезусловноперспективнуюOS/2, Microsoft доработала ее в соответствии со своими взглядами и выпустила в 1993 году в продажу под наименованием Windows NT 3.1. У покупателя оно сразувызывалоассоциацииспопулярнойвтовремяWindows 3.1, а две дополнительные буквы, казалось, намекали на то, что новая система — ее некоторая разновидность. На самом деле это совсем не так. «За спиной» у Windows вфирме началась разработка принципиальноновогопоколения операционыхсистем(сокращениеNT означает New Technology). В отличие от «ширпотребовской» Windows, Windows NT изначальносоздаваласьврасчетенаиспользование в корпоративных вычислительных сетях. Она значительно более производительна, стабильна и безопасна, однако платой за этоявляютсявысокиетребованиякоперативнойпамятиибольшая стоимость. Система поставлялась в двух вариантах: Windows NT

217

Workstation для рабочих станций и Windows NT Server для серве-

ров.

Предполагалось, что к середине 90-х годов Windows NT Workstation заменитпростуюWindows, однаковремяшло, аобесистемыжилии развивалисьпараллельно. Болеетого, вместовытеснения начался долгий процесс сближения систем. Так, в Windows95 реализованымногиеидеиNT, обеспечившиесовместимостьбольшинства приложений. С другой стороны, версия NT 4.0, появившаяся в 1997 году, имеет внешний вид Windows-95.

После трех лет упорных трудов, в 2000 году вышла новая ОС, само название которой символизирует процесс слияния: вместо

Windows NT 5.0 она называется Windows-2000. Вариант Windows2000 Workstation долженсовременемполностьюзаменитьнастольные Windows-95 и Windows-98, которые, по утверрждению изготовителя, большеразвиватьсянебудут, асерверныйвариантWindows2000 Server, о котором мы будем говорить позже, предназначен для захвата лидерства на новом и исключительно перспективном рынке сетевых операционных систем. Однако на поверку слухи о кончине«простой» Windows оказалисьсильнопреувеличенными: втом хе 2000 году была выпущена обновленная версия Windows-98 под названием Windows ME (Milleniun Edition). Процесс полногослия-

ния двух линий был отложен до выхода «принципиально» нового семейства операционных систем Microsoft.

Windows XP. 25 октября2001 годадолгожданнаясистема, олицетворяющаясимбиозпотребительскойикорпоративнойоперационных систем, была официально выпущена в продажу под названием Windows XP (расшифровывается как eXPerience — опыт). НаеепрезентацииБиллГейтсзаявил, что«Windows XP — лучшая из всех операционных систем, когда-либо созданных корпорацией Microsoft». Значительноеувеличениебыстродействияиновыевозможности, включенные в Windows XP, явились результатом более чем15-летнегоопытаисследованийиразработок. Предполагается, чтоименноэтасистемабудетподдерживать64-битовыепрограммы на новом процессоре Itanium.

СетевыеОС

218

Windows CE. Претензии Microsoft на гегемонию на рынке настольных и переносных систем этим не исчераываются. На противоположномконцерынкаОС, ориентированномнакрошечныекарманные (palm-top) компьютеры, фирма выступила с операционной системойWindows CE — Compact Edition.

Какмыужеотмечали, 90-егодыхарактеризуются быстрымразвитиемсетевыхтехнологий. Насмену изолированным ЭВМ пришли локальные вычислительные сети

(Local Area Networks — LAN) разного масштаба: рабочей группы, подразделения, целогопредприятия. Современныелокальныесети чащевсегостроятсяпосхеме,когдаоднаилинесколькоЭВМ, называемых серверами выделяются длявыполнения некоторых общих функций(хранениефайлов, обслуживаниепринтераилифакса, предоставлениевозможностивыполнениясвоихприложений, организациядоступаудаленныхабонентовпотелефоннымканалам), аостальныекомпьютерыиграющиерольклиентов, пользуютсяуслугами серверов. В зависимости от того, какой тип ресурса обслуживаетсясервером, онназываетсяфайл-сервером(File Server), сервером печати(Print Server), серверомприложений(Application Server), сервером удаленного доступа (Remote Access Server — RAS) и т. д.

Ооснову любой вычислительной сети составляет сетевая операционная система. Каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. ВузкомсмыслесетеваяОСэтооперационнаясистемаотдельногокомпьютера, обеспечивающаяемувозможностьработатьвсети.

На выделенных серверах устанавливаются операционные системы, специальнооптимизированныедлявыполнениятехилииных сетевыхфункций, ауклиентов— специальныемодули, встраиваемые в операционную систему рабочей станции и обеспечивающие связь с серверами.

Мировой рынок серверных ОС очень динамичен, его объем в 1998 годусоставил65 млрд. долларов, в2003 годуэтацифравозра-

219

стет до 88 млрд. долларов. Господствующее положение на нем за-

нимают три системы: NetWare, Unix и Windows NT.

NetWare фирмы Novell — старейшая сетевая ОС, ее первая версия появилась еще в 1983 году. Из-за отсутствия конкурентов система получила очень широкое распространение: на пике популярности она охватывала до 70% мирового рынка сетевых ОС. Система в основном обеспечивает файловый сервис, при этом за счет узкойспециализацииобеспечиваютсявысочайшаяпроизводительностьинадежность. Длякрупныхкорпоративныхсетей, имеющих несколькофайл-серверов, системаподдерживаетслужбукаталогов

NetWare Directory Services (NDS), хранящуювраспределеннойбазе данныхинформациюовсехсетевыхресурсахипользователях. Доступ с сети NetWare возможен с рабочих станций DOS, Windows, OS/2, UNIX иMacintosh, длячего имеютсясоответствующиемодули. В последние годы система стала терять позиции, сети NetWare повсеместнозамещаютсясетямиUnix иWindows.

Unix иLinux. Благодарясвоимдостоинствам— многозадачности, производительности, надежности, масштабируемости, переносимости, системаUnix оказаласьидеальноприспособленнойдлявыполнения функций серверной сетевой ОС, к началу 90-х годов она заняла лидирующее положение на этом рынке. По прогнозам аналитиков, в2003 году доляUnix средисерверныхОСсоставитоколо 40%, а по почтовым и Web-серверам преимущество этой системы всегдабылопреобладающим. Онаотличноработаетинаскромных платформахначальногоуровняинамногопроцессорныхсуперкомпьютерах. НаплатформеUnix возможносозданиесерверовлюбого типа— файловых, удаленногодоступа, приложений. Мощныйтолчок распространению Unix как сетевой системы дал интернет, посколькувсесетевыепротоколыбылиизначальнореализованыиопробованы в академической среде именно на этой платформе. Сетевые функции глубоко интегрированы в систему и поддерживаются еюсамыместественнымобразом.

Единственнымкрупнымнедостатком, тормозящимраспространениесистемы, быланесовместимостьмногочисленныхкоммерчес-

Линус

Торвальдс

220

ких и некоммерческих версий. Надежды компьютерного мира на единую унифицированную ОС начали было совсем таять, однако в 1991 году произошло неожиданное событие, круто повернувшее ход истории Unix. Двадцатилетний финский студент из Университета Хельсинки Линус Торвальдс (Torvalds, Linus; р. 1971) бросилвызоввсемгигантам-про- изводителям коммерческих версий Unix. Он

разработал новое ядро системы под названием Linux, увековечив в этом слове свое имя, и призвал всех желающих принять участие в доводке бесплатно распространяемой системы до конкурентоспособногосостояния. Наегопризывоткликнулисьмножестводобровольцев, эта огромная армия программистов, работающая через интернет, быстро вывела Linux на передовые позиции. После того, как ведущие производители прикладного программного обеспече-

ния— Oracle, Lotus Development идр. — призналиновичкаиобъя-

вили о выпуске соответствующих версий своих программ, рынок Linux сталрастисоскоростью25% вгод. Пооценкеэкспертов, эта скорость будет сохраняться вплоть до 2003 года и Linux вполне может стать самой популярной серверной ОС.

СетевыеОСфирмыMicrosoft. Выходяв1993 годунарынокс технологией NT, Microsoft имела далеко идущие цели — не только захватитьсекторнастольныхсистемнаплатформеIntel, ноиотовоевать у NetWare и Unix значительную долю рынка сетевых систем. Поэтому серверный вариантсистемы Windows NT изначальноразрабатывался как полномасштабная многопользовательская многозадачная ОС с обеспечением многопроцессорных конфигураций, мощнойсистемойадминистрирования, поддержкойвсехобщепринятыхсетевыхпротоколов. Болеетого, развиваяNT, Microsoft впервые«изменила» процессорамIntel иреализовала ОСтакженаплат-

формах PowerPC, DEC Alpha, MIPS.

На первых порах Windows NT не могла выдержать конкуренцию со стороны более старых и заслуженных систем, однако Microsoft, ставшаявконцевекасамойбогатойкомпаниеймира, вкла-

ЗамечаниеобОС реальноговремени

221

дывалаогромныесредствавсовершенствованиеоперационнойсистемы. Система развивалась во всех направлениях — как сервер файлов, печати, приложений, баз данных, почты, Web, RAS и т. д. По оценкам экспертов, на это уходило не менее 1 млрд. долларов ежегодно. Постепенно позиции Windows NT Server стали укрепляться, в1999 годуоназанималаужеоколо25 % рынкасерверных систем, имея прекрасную динамику роста. Ожидается, что к 2003 году эта доля увеличится до 30 %.

Новое поколение операционных систем Windows XP, разработанное на основе Windows NT и выпущенное в продажу осенью 2001 года, призваноещеболееусилитьпозицииMicrosoft нарынке сетевыхОС. Системаобладаетбольшимивозможностямипомасштабированию: отдомашнихмини-сетейдокрупныхкорпоративных конфигураций. Особое внимание при разработке системы обращалось на надежность и стабильность работы системы, возможность самовосстанавливатьсяпослесбоев. Насколькофирмеудалосьудовлетворить этим важнейшим требованиям — покажет время.

Внашем обзоре мы коснулись двух основных классов операционных систем — пакетных и с разделением времени. Однако

существуетещеодинважныйкласс— системыреальноговремени. Посвоему устройствуиназначениюонипожожинасистемысразделением времени, так как занимаются одновременным обслуживаниемнесколькихприложений, однакоимеютоднупринципиально важную особенность — гарантированное время отклика на запросыприложений. ВобычноймногозадачнойОСпользователь, сидящийзаэкраномдисплеяинажавшийнанужнуюклавишу, может подождатьдолюсекунды, покапредыдущееприложениенеотработает свой квант времени. Если же компьютер управляет быстропротекающим технологическим процессом, где доля секунды можетоказатьсярешающей, такоепромедление недопустимо.

Системыреальноговремениначалисоздаватьсяещев60-егоды, когда большие и мини-ЭВМ стали встраиваться в автоматизированныесистемыпротивовоздушнойипротиворакетнойобороны, а