А.В. Столяров - Введение в операционные системы, страница 2

Ïàñêàëü íà÷àë ðàáîòóíàä ìàøèíîé â 1642 ãîäó â âîçðàñòå 19 ëåò. Îòåö èçîáðåòàòåëÿ ðàáîòàë ñáîðùèêîì íàëîãîâ è âûíóæäåí áûë ïðîâîäèòü äîëãèå èçíóðèòåëüíûå ïîäñ÷åòû;ñâîèì èçîáðåòåíèåì Áëåç Ïàñêàëü íàäåÿëñÿ îáëåã÷èòü ðàáîòó îòöà. Ïåðâûéîáðàçåö èìåë ïÿòü äåñÿòè÷íûõ äèñêîâ, òî åñòü ìîã ðàáîòàòü ñ ïÿòèçíà÷íûìè÷èñëàìè. Ïîçäíåå áûëè ñîçäàíû ìàøèíû, èìåâøèå äî âîñüìè äèñêîâ. Ñëîæåíèå íà ìàøèíå Ïàñêàëÿ âûïîëíÿëîñü ëåãêî, ÷òî æå êàñàåòñÿ âû÷èòàíèÿ,òî äëÿ íåãî ïðèõîäèëîñü èñïîëüçîâàòü ìåòîä äåâÿòè÷íûõ äîïîëíåíèé.Òðèäöàòü ëåò ñïóñòÿ Ëåéáíèö ïîñòðîèë ìåõàíè÷åñêóþ ìàøèíó, ñïîñîáíóþ âûïîëíÿòü ñëîæåíèå, âû÷èòàíèå, óìíîæåíèå è äåëåíèå, à òàêæå èçâëåêàòü êâàäðàòíûå êîðíè. Ïîìèìî ýòîãî, èìåííî Ëåéáíèö ïðåäëîæèë äâîè÷íóþñèñòåìó ïðåäñòàâëåíèÿ ÷èñåë, êîòîðàÿ ñåé÷àñ èñïîëüçóåòñÿ âî âñåõ âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèíàõ. 1820 ãîäó ×àðëüç Êñàâüåð Òîìàñ ñîçäàë ìàøèíó, íàçâàííóþ ïðîñòîàðèôìîìåòð.

Àðèôìîìåòð èìåë óñòðîéñòâî, ñõîæåå ñ ìàøèíîé Ëåéáíèöà, è âûïîëíÿë òå æå îïåðàöèè; ðàáîòà Òîìàñà èíòåðåñíà â-îñíîâíîì òåì,÷òî èìåííî åãî àðèôìîìåòð ñòàë ïåðâîé ñ÷åòíîé ìàøèíîé, çàïóùåííîé â ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî.Àíãëèéñêèé ìàòåìàòèê ×àðëç Áåááèäæ (1792−1871) â 1823 ãîäó íà÷àë ðàáîòó íàä áîëåå ñëîæíîé ìàøèíîé − ðàçíîñòíîé. Ýòà ìàøèíà äîëæíà áûëàðåàëèçîâûâàòü ìåòîä êîíå÷íûõ ðàçíîñòåé äëÿ ïîñòðîåíèÿ ìàòåìàòè÷åñêèõòàáëèö.

Ðàáîòà ÷àñòè÷íî ôèíàíñèðîâàëàñü àíãëèéñêèì ïðàâèòåëüñòâîì. Èçíà÷àëüíî Áåááèäæ ïðåäïîëàãàë ïîñòðîèòü ìàøèíó, ðàáîòàþùóþ ñ øåñòèðàçðÿäíûìè ÷èñëàìè è âû÷èñëÿþùóþ ðàçíîñòè âòîðîãî ïîðÿäêà.5 1830 ãîäó â ðåçóëüòàòå êîíôëèêòà Áåááèäæà ñ èíæåíåðîì Éîçåôîì Êëåìåíòîì, íàíÿòûì ðàíåå äëÿ ðàáîòû íàä ìàøèíîé, Êëåìåíò îòêàçàëñÿ îò äàëüíåéøèõ ðàáîò, è ñîçäàíèå ìàøèíû ïðèîñòàíîâèëîñü. Ñàìîãî Áåááèäæà ýòî íåñìóòèëî. Òåïåðü îí ïëàíèðîâàë ñîçäàíèå ìàøèíû, ðàáîòàþùåé ñ äâàäöàòèðàçðÿäíûìè ÷èñëàìè è èñïîëüçóþùåé ðàçíîñòè øåñòîãî ïîðÿäêà. Áîëåå òîãî,â 1834 ãîäó Áåááèäæ è âîâñå óòðàòèë èíòåðåñ ê ðàçíîñòíîé ìàøèíå, ïðèäÿê âûâîäó, ÷òî ñòðîèòü ñëåäóåò ìàøèíó óíèâåðñàëüíóþ, íå îãðàíè÷åííóþ âñâîåé ðàáîòå îäíîé çàäà÷åé.

Ýòó ìàøèíó îí íàçâàë àíàëèòè÷åñêîé.Ê ñîæàëåíèþ, àíàëèòè÷åñêàÿ ìàøèíà òàê è íå áûëà ïîñòðîåíà. Ðàáîòûíàä ðàçíîñòíûìè ìàøèíàìè îáîøëèñü àíãëèéñêîìó ïðàâèòåëüñòâó â 17000ôóíòîâ ñòåðëèíãîâ (àíàëîãè÷íîå êîëè÷åñòâî äåíåã Áåááèäæ ïîòðàòèë è èçñâîåãî ñîñòîÿíèÿ). Íå ïîëó÷èâ íèêàêîé ðàáîòàþùåé ìàøèíû, ïðàâèòåëüñòâîîòêàçàëîñü ôèíàíñèðîâàòü äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ Áåááèäæà.Áåááèäæ óñïåë âûïîëíèòü ïîëíûå ÷åðòåæè áóäóùåé ìàøèíû è äàæå âîïëîòèòü â ìåòàëëå íåêîòîðûå åå óçëû. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ìàøèíà òàê èíå áûëà ïîñòðîåíà, èìåííî àíàëèòè÷åñêàÿ ìàøèíà Áåááèäæà ñòàëà ïåðâîéïîïûòêîé ñîçäàòü ïðîãðàììèðóåìóþ âû÷èñëèòåëüíóþ ìàøèíó. ïóòåøåñòâèè â Èòàëèþ Áåááèäæ ïîçíàêîìèëñÿ ñ èòàëüÿíñêèì ìàòåìàòèêîì Ëóèäæè Ìåíàáðè, êîòîðûé â 1842 ãîäó îïóáëèêîâàë íà ôðàíöóçñêîì ÿçûêå ñòàòüþ ñ îïèñàíèåì ìàøèíû Áåááèäæà.

Ñòàòüþ ïåðåâåëà íà àíãëèéñêèé â 1843 ãîäó ëåäè Àäà Àâãóñòà Ëàâëåéñ, äî÷ü ïîýòà Áàéðîíà. ËåäèËàâëåéñ ñíàáäèëà ñâîé ïåðåâîä ðàçâåðíóòûìè êîììåíòàðèÿìè, çíà÷èòåëüíîïðåâûøàþùèìè ïî ðàçìåðó ñàìó ñòàòüþ.  îäíîì èç ðàçäåëîâ ýòèõ êîììåíòàðèåâ ïðèâîäèòñÿ ïîëíûé íàáîð êîìàíä äëÿ âû÷èñëåíèÿ ÷èñåë Áåðíóëëè íààíàëèòè÷åñêîé ìàøèíå; ýòîò íàáîð êîìàíä ñ÷èòàåòñÿ ïåðâîé â èñòîðèè êîìïüþòåðíîé ïðîãðàììîé, à ñàìà Àäà Ëàâëåéñ − ïåðâûì ïðîãðàììèñòîì.

ßçûêïðîãðàììèðîâàíèÿ Ada íàçâàí â åå ÷åñòü.2.2Ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèå è ðåëåéíûå ìàøèíû êîíöå 1930õ ãîäîâ íåìåöêèé èíæåíåð Êîíðàä Öóçå íà÷àë ðàáîòó íàäýëåêòðîìåõàíè÷åñêèìè âû÷èñëèòåëüíûìè ìàøèíàìè. Ïåðâàÿ ìàøèíà, ñîçäàííàÿ â 1937 ãîäó è íàçâàííàÿ Z1, ïðåäñòàâëÿëà ñîáîé ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèé êàëüêóëÿòîð ñ îãðàíè÷åííûìè âîçìîæíîñòÿìè ïðîãðàììèðîâàíèÿ, âîñïðèíèìàþùèé èíñòðóêöèè ñ ïåðôîëåíòû. Ñëåäóþùàÿ ìàøèíà Êîíðàäà Öóçå,Z2, áûëà îñíîâàíà íà òåëåôîííûõ ðåëå.

 1941 ãîäó Öóçå çàâåðøèë ìàøèíó Z3, ïðåäñòàâëÿâøóþ ñîáîé ïåðâîå ïîëíîñòüþ ôóíêöèîíèðóþùåå ïðîãðàììèðóåìîå âû÷èñëèòåëüíîå óñòðîéñòâî. Ìàøèíà èìåëà 2200 ðåëå, ðàáîòàëà ñòàêòîâîé ÷àñòîòîé 5-10 Ãö è èìåëà äëèíó ìàøèííîãî ñëîâà 22 áèòà. Z3 èñïîëüçîâàëà äâîè÷íóþ àðèôìåòèêó. Èäåþ èñïîëüçîâàíèÿ ðåëå äëÿ ðåàëèçàöèè6äâîè÷íîé àðèôìåòèêè ïðèïèñûâàþò Êëîäó Øåííîíó, ïðåäëîæèâøåìó îòîáðàæåíèå áóëåâîé àëãåáðû íà ýëåêòðîìàãíèòíûå ðåëå â ñâîåé ìàãèñòåðñêîéäèññåðòàöèè â 1937 ãîäó; òàê èëè èíà÷å, Êîíðàä Öóçå âïåðâûå óñïåøíî ïðèìåíèë äâîè÷íóþ àðèôìåòèêó â ðåàëüíî ðàáîòàþùåé ìàøèíå.Îðèãèíàë Z3 áûë óíè÷òîæåí â 1944 ãîäó ïðè áîìáàðäèðîâêàõ Áåðëèíààâèàöèåé ñîþçíèêîâ.

Óíè÷òîæåíû áûëè ïîìåùåíèÿ îñíîâàííîé Öóçå êîìïàíèè Zuse Apparatebau. Ê ñ÷àñòüþ, ïî÷òè çàâåðøåííàÿ ê òîìó âðåìåíè ìàøèíàZ4 áûëà ðàíåå ýâàêóèðîâàíà â áåçîïàñíîå ìåñòî.  1960 ãîäó ìàøèíà Z3 áûëàâîññîçäàíà â êà÷åñòâå ýêñïîíàòà äëÿ Íåìåöêîãî òåõíè÷åñêîãî ìóçåÿ. 1950 ãîäó çàâåðøåííàÿ ìàøèíà Z4 ñòàëà ïåðâûì â ìèðå êîìïüþòåðîì,ïðîäàííûì çà äåíüãè.Åñëè Àäó Ëàâëåéñ ñëåäóåò ñ÷èòàòü ïåðâûì ïðîãðàììèñòîì-òåîðåòèêîì,òî Êîíðàä Öóçå, ïî-âèäèìîìó, ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì ïðîãðàììèñòîì-ïðàêòèêîì.Âòîðàÿ ìèðîâàÿ âîéíà ïîìåøàëà ðàáîòàì Öóçå îêàçàòü ñåðüåçíîå âëèÿíèåíà ìèðîâûå íàó÷íûå ðàçðàáîòêè â îáëàñòè àâòîìàòèçàöèè âû÷èñëåíèé, ÷òî,îäíàêî, íå óìàëÿåò åãî çàñëóãè êàê ñîçäàòåëÿ ïåðâîé ðàáîòàþùåé ïðîãðàììèðóåìîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíû.Òåì âðåìåíåì â ÑØÀ, â Bell Labs Äæîðäæ Ñòèáèòñ òàêæå ðàçðàáàòûâàë âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû íà îñíîâå ðåëå.

Ïåðâàÿ ðàáîòàþùàÿ ìàøèíàáûëà ñîçäàíà â 1938 ãîäó.  1940 ãîäó Ñòèáèòñ ïðîäåìîíñòðèðîâàë ìàøèíó,âûïîëíÿâøóþ âû÷èñëåíèÿ íàä êîìïëåêñíûìè ÷èñëàìè. Ýòà ðàçðàáîòêà èçâåñòíà òàêæå êàê ïåðâàÿ ìàøèíà, óïðàâëÿòü êîòîðîé ìîæíî áûëî óäàëåííîïî òåëåôîííîé ëèíèè ñ ïîìîùüþ òåëåòàéïà. Ìàøèíà áûëà ïðîäåìîíñòðèðîâàíà íà êîíôåðåíöèè, ñðåäè ó÷àñòíèêîâ êîòîðîé áûëè Äæîí Ôîí Íåéìàí,Äæîí Ìîóøëè è Íîðáåðò Âèíåð.2.3Ïåðâîå ïîêîëåíèå ÝÂÌ (ðàäèîëàìïû) 1938 ãîäó Âèíñåíò Àòàíàñîâ è Êëèôôîðä Áåððè (óíèâåðñèòåò øòàòàÀéîâà) ñîçäàëè ñïåöèàëèçèðîâàííóþ ìàøèíó äëÿ ðåøåíèÿ ñèñòåì ëèíåéíûõóðàâíåíèé, âïåðâûå ïðèìåíèâ ðàäèîëàìïû.

 îïðåäåëåííîì ñìûñëå, èìåííîèõ êîìïüþòåð, íàçâàííûé ABC (Atanaso Berry Computer), ñòàë ïåðâîé âèñòîðèè ýëåêòðîííî-âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíîé 1 .Âòîðàÿ ìèðîâàÿ âîéíà òàêæå ñûãðàëà îïðåäåëåííóþ ðîëü â ðàçâèòèè âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè. Òàê, â Âåëèêîáðèòàíèè ïðè ó÷àñòèè Àëàíà Òüþðèíãàáûëà ñîçäàíà ïîëíîñòüþ ýëåêòðîííàÿ ìàøèíà Colossus (1943), ïðåäíàçíà÷àâøàÿñÿ äëÿ ðàñøèôðîâêè ïåðåõâà÷åííûõ íåìåöêèõ ñîîáùåíèé. Colossus ðàçðàáàòûâàëñÿ è ýêñïëóàòèðîâàëñÿ â îáñòàíîâêå ñòðîãîé ñåêðåòíîñòè; ïîäðîá1 Äîëãîåâðåìÿ ïåðâîé ÝÂÌ ñ÷èòàëñÿ ENIAC; ïåðâåíñòâî Àòàíàñîâà è Áåððè áûëî óñòàíîâëåíî â ñóäåáíîì ïîðÿäêå, à ïàòåíò Ìîóøëè íà ENIAC áûë ïðèçíàí íåäåéñòâèòåëüíûì7íîñòè ïðîåêòà ñòàëè äîñòóïíû îáùåñòâåííîñòè òîëüêî ÷åðåç 30 ëåò, à ê òîìóâðåìåíè îíè ïðåäñòàâëÿëè ðàçâå ÷òî èñòîðè÷åñêèé èíòåðåñ. îïðåäåëåííîì ñìûñëå áîëüøå ïîâåçëî àìåðèêàíñêîìó ïðîåêòó ENIAC,âûïîëíåííîìó â óíèâåðñèòåòå øòàòà Ïåíñèëüâàíèÿ Äæ.

Ïðåñïåðîì Ýêêåðòîì è Äæîíîì Óèëüÿìîì Ìîóøëè. Ñîçäàíèå ENIAC ôèíàíñèðîâàëîñü èçâîåííîãî áþäæåòà ÑØÀ è èìåëî öåëüþ àâòîìàòèçàöèþ ðàñ÷åòà òàáëèö íàâåäåíèÿ òÿæåëîé àðòèëëåðèè. Ðàáîòû íàä ìàøèíîé áûëè çàâåðøåíû òîëüêî â1946 ãîäó, êîãäà âîéíà óæå çàêîí÷èëàñü; âîçìîæíî, èìåííî ýòèì îáóñëîâëåíàäîñòóïíîñòü èíôîðìàöèè î ïðîåêòå ENIAC äëÿ íàó÷íîé îáùåñòâåííîñòè. ïðîåêòå ENIAC ïðèíèìàë ó÷àñòèå Äæîí Ôîí Íåéìàí. Èçíà÷àëüíàÿâåðñèÿ ENIAC òðåáîâàëà ïåðåìîíòèðîâàíèÿ ïðîâîäîâ äëÿ ñìåíû ïðîãðàììû; â 1948 ãîäó ìàøèíà áûëà ïî ðåêîìåíäàöèè Ôîí Íåéìàíà ñíàáæåíà ñïåöèàëüíûì óñòðîéñòâîì äëÿ õðàíåíèÿ ïðîãðàììû, à îäèí èç ðåãèñòðîâ áûëïðèñïîñîáëåí äëÿ âûïîëíåíèÿ ôóíêöèé ñ÷åò÷èêà êîìàíä.

Ïåðåäåëêà ñíèçèëà áûñòðîäåéñòâèå ìàøèíû ïðèìåðíî â øåñòü ðàç, îäíàêî ïðè ýòîì ñðåäíÿÿïðîäîëæèòåëüíîñòü ïåðåïðîãðàììèðîâàíèÿ ñíèçèëàñü ñ íåñêîëüêèõ äíåé äîíåñêîëüêèõ ÷àñîâ, òàê ÷òî èçìåíåíèå áûëî ïðèçíàíî ïðîãðåññèâíûì.Ïîçæå Äæîí Ôîí Íåéìàí ïîêèíóë ïðîåêò ENIAC, ÷òîáû âîçãëàâèòü ðàçðàáîòêó êîìïüþòåðà IAS (Immediate Address Storage).

Êîìïüþòåð íà÷àë ðàáîòó â â 1951 ãîäó, à ïîëíîñòüþ ãîòîâ áûë â 1952.Íåêîòîðûå àâòîðû óòâåðæäàþò, ÷òî èìåííî IAS ñòàë ïåðâîé â èñòîðèèìàøèíîé Ôîí Íåéìàíà − òåðìèí, êîòîðîìó ñîîòâåòñòâóþò ïðàêòè÷åñêè âñåíûíå ñóùåñòâóþùèå êîìïüþòåðû. Ïîä ìàøèíîé Ôîí Íåéìàíà ïîíèìàåòñÿâû÷èñëèòåëüíàÿ ìàøèíà, èìåþùàÿ îäíîðîäíîå çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî,ïðåäíàçíà÷åííîå êàê äëÿ õðàíåíèÿ äàííûõ, òàê è äëÿ õðàíåíèÿ êîìàíä, ñîñòàâëÿþùèõ ïðîãðàììó. Àðõèòåêòóðíûé ïðèíöèï Ôîí Íåéìàíà èíîãäà íàçûâàþò òàêæå ïðèíöèïîì õðàíèìîé ïðîãðàììû. Ñàì ïðèíöèï áûë ñôîðìóëèðîâàí Ôîí Íåéìàíîì â 1945 ãîäó â ñòàòüå, ïîñâÿùåííîé åùå îäíîìó ïðîåêòó,íàçâàííîìó EDVAC.Èìåþòñÿ ñâåäåíèÿ î òîì, ÷òî ïðèíöèï õðàíèìîé ïðîãðàììû áûë ñôîðìóëèðîâàí ðàíüøå Ôîí Íåéìàíà; òàê, ñõîæèå ïðèíöèïû óïîìèíàþòñÿ â ïàòåíòíîé çàÿâêå Êîíðàäà Öóçå, äàòèðîâàííîé 1936 ãîäîì.

Âñòðå÷àþòñÿ óòâåðæäåíèÿ è î òîì, ÷òî IAS áûë äàëåêî íå ïåðâîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíîé, õðàíèâøåé ïðîãðàììó â òîì æå ïðîñòðàíñòâå ïàìÿòè, ÷òî è äàííûå. Ïðè ýòîìóïîìèíàþò òàêèå ïðîåêòû, êàê IBM SSEC (1948), Manchester SSEM (1948),BINAC (1949) è äðóãèå.Òàê èëè èíà÷å, ñëîâîñî÷åòàíèå ìàøèíà Ôîí Íåéìàíà ÿâëÿåòñÿ óñòîÿâøèìñÿ òåðìèíîì, èñïîëüçóåìûì äëÿ îáîçíà÷åíèÿ âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí,ñîîòâåòñòâóþùèõ ïðèíöèïó õðàíèìîé ïðîãðàììû.Òîò ôàêò, ÷òî ñàìà ïðîãðàììà ÿâëÿåòñÿ (â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèíöèïîì Ôîí8Íåéìàíà) äàííûìè, õðàíÿùèìèñÿ â ïàìÿòè, ïîçâîëÿåò âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíå ñàìîé ãåíåðèðîâàòü è èçìåíÿòü ïðîãðàììû.

Èíà÷å ãîâîðÿ, ñòàíîâèòñÿìîæíî íàïèñàòü ïðîãðàììû, îáðàáàòûâàþùèå äðóãèå ïðîãðàììû. Òàêèì îáðàçîì, ïîÿâëåíèå ïðèíöèïà õðàíèìîé ïðîãðàììû ñäåëàëî âîçìîæíûìè ñíà÷àëà ñèñòåìû ïðîãðàììèðîâàíèÿ, âêëþ÷àþùèå êîìïèëÿòîðû, à çàòåì è îïåðàöèîííûå ñèñòåìû êàê òàêîâûå.Ïîÿâëåíèå àðõèòåêòóðíîãî ïðèíöèïà Ôîí Íåéìàíà ñëåäóåò ñ÷èòàòü, âèäèìî, îäíèì èç ñàìûõ ñåðüåçíûõ äîñòèæåíèé ïåðèîäà ëàìïîâûõ ÝÂÌ, íàçûâàåìûõ òðàäèöèîííî ÝÂÌ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ. Ðàçëè÷íûå àâòîðû ðàñõîäÿòñÿ âîìíåíèè, ñ÷èòàòü ëè îòíîñÿùèìèñÿ ê ïåðâîìó ïîêîëåíèþ ìàøèíû, íå ïîääåðæèâàâøèå õðàíèìóþ ïðîãðàììó; òàê, îäíè àâòîðû ïðåäëàãàþò ïåðâûìè ìàøèíàìè ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ ñ÷èòàòü êîìïüþòåð Àòàíàñîâà è Áåððè, Colossusè ENIAC, äðóãèå ïðåäëàãàþò îòñ÷èòûâàòü èñòîðèþ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ ñ ìàøèíû IAS (ïîñêîëüêó, íàïðèìåð, IBM SSEC áûë ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèì, à íåëàìïîâûì, à Colossus è ENIAC íå îáëàäàëè ñïîñîáíîñòüþ õðàíèòü ïðîãðàììû).Íåëüçÿ íå îòìåòèòü, ÷òî íåçàâèñèìî îò ðàçðàáîòîê, ïðîõîäèâøèõ â çàïàäíûõ ñòðàíàõ, àíàëîãè÷íûå ïðèíöèïû, âêëþ÷àÿ è ïðèíöèï õðàíèìîé ïðîãðàììû, áûëè ðåàëèçîâàíû â ÑÑÑÐ.