Гладких Б.А. Информатика от абака до интернета. Введение в специальность

Подождите немного. Документ загружается.

§ 3.3] ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 231

волюционный проект не имел коммерческого успеха, в 1996 году фир-

ма NeXT Inc. была куплена Apple Computer за 425 млн долларов, а Стив

Джобс вернулся в родные пенаты, где реализует идеи NeXTSTEP в но-

вых версиях Mac-OS. Самым последним достижением является выпуск

в 2001 году операционной системы Mac-OS X. Она построена на осно-

вании Unix-подобного ядра, поверх которого запускается графический

интерфейс. Это позволяет совместить надёжность, мультизадачность и

безопасность Unix с дружественностью к пользователям, которой сла-

вится Macintosh.

Ранние версии Windows. На фоне графической Mac-OS MS DOS

сразу стала выглядеть старомодно. Первый шаг Microsoft – попытка

просто купить систему у Apple, но когда последняя отказалась от сдел-

ки, Биллу Гейтсу пришлось заняться созданием собственной графиче-

ской операционной системы для клона IBM PC. Не решаясь разрабаты-

вать совершенно новую ОС, Microsoft на первых порах ограничилась

полумерами. В 1985 году вышла графическая оболочка Windows 1.0,

которая запускалась под MS DOS как обычная резидентная программа

и брала на себя функции управления окнами и организации диалога с

пользователем. Однако эта оболочка была очень неповоротливой, на

286-х процессорах она работала с большим замедлением. Версия 2.0

тоже не пользовалась успехом, программисты не желали переписывать

приложения DOS под оконный интерфейс. Однако Microsoft продолжа-

ла настойчиво дорабатывать и рекламировать систему, с третьей по-

MS Windows версии 1.0 (1985 г.)

232 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

пытки лед недоверия пользователей тронулся, фирма постепенно стала

завоевывать авторитет на рынке графических операционных систем,

однако это произошло уже в 90-х годах

OS/2 против Windows. Первая половина 90-х годов отмечена ожес-

точенным 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, но и оче-

редным программным суперпроектом. Вместе с машинами готовилась к

выпуску принципиально новая 32-разрядная операционная система

OS/2 – Operating System/2, которая должна была заменить DOS и пре-

взойти все известные системы, реализовав графический интерфейс,

многозадачность, возможность работы в сети. Для того чтобы объеди-

нить большой опыт IBM в области разработки ОС для мэйнфреймов с

удачными настольными продуктами Microsoft, в рамках стратегическо-

го партнерства двух фирм была создана объединенная команда разра-

ботчиков, которая приступила к реализации этого замысла. Первые вер-

сии OS/2 были выпущены в 1987–1990 годах, но они не имели полно-

ценного графического интерфейса и не оказали существенного влияния

на рынок. Потом работы замедлились, потому что Microsoft, у которой

стали налаживаться дела с Windows, не проявляла особого рвения в

разработке OS/2. Отношения между партнерами стали накаляться, дело

кончилось полным разрывом. Стороны договорились о том, что теку-

щая версия системы принадлежит им в равной мере, дальнейшую рабо-

ту над ее совершенствованием они будут вести самостоятельно и неза-

висимо друг от друга.

Прекратив отношения с IBM, Microsoft постаралась выжать все из

своей Windows. Версия 3.0, появившаяся в 1990 году, стала пользовать-

ся популярностью, начался массовый перевод приложений под эту опе-

рационную систему, тем более что к этому времени подоспели

386-е процессоры, вполне удовлетворяющие аппетиты этой прожорли-

вой ОС. Вместе с Windows росли популярность и богатство самой

Microsoft, из второразрядной фирмы она превратилась в могуществен-

Фирма Apple была крайне недовольна тем, что Microsoft использовала детали ин-

терфейса Mac-OS 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

споре с Xerox, предъявившей аналогичные претензии. Если бы суд решил по-

другому, история ОС могла бы пойти иным путем.

§ 3.3] ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 233

ную и влиятельную корпорацию в компьютерном мире, бросившую

вызов самой IBM. Феноменальный успех версии 3.1 (в апреле 1992 года

за первые 50 дней было продано свыше миллиона копий) настроил

компанию на весьма агрессивное рыночное поведение. Миллионы дол-

ларов тратились на рекламу, писались заказные статьи в пользу

Windows, что в конце концов приводило к успеху – все новые команды

разработчиков проектировали свои приложения с расчетом на эту опе-

рационную систему.

На этом фоне действия IBM выглядели вялыми. Графический ком-

понент OS/2 появился только в 1992 году в версии 2.0, система явно

отставала от Windows. Хотя развитие OS/2 продолжалось – в 1994 и

1996 годах вышли новые версии 3 (Warp) и 4 (Merlin), и технические

свойства системы постоянно улучшались, завоевать рынок настольных

систем OS/2 не сумела. Все хвалили ее за надежность, экономность к

ресурсам, но ... покупали Windows, потому что рынок пакетов приклад-

ных программ был уже сориентирован на эту систему.

В 1995 году Microsoft, выдержав драматическую паузу и сопрово-

див этот акт небывалой рекламной шумихой, выпустила на рынок

32-разрядную Windows-95 (кодовое имя Chicago), предназначенную для

замены Windows 3.1. По своим техническим возможностям она не

представляла собой ничего выдающегося, по крайней мере, по сравне-

нию с OS/2, но зато с точки зрения дизайна это был шедевр. Цвета окон,

форма и размеры значков, структура меню – все было сделано с боль-

IBM OS / 2 версии 3 (Warp) (1994 г.)

234 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

шим вкусом и умением. Система явно была рассчитана на массового

потребителя, имела множество мелких удобств – от автоматической кон-

фигурации 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 настольных ОС для

платформы Intel, однако остался еще один сектор применения, где по-

зиции OS/2 пока еще оставались сильными. Речь идет о корпоративных

профессиональных пользователях, для которых исключительно важна

производительность, стабильность и безопасность ОС – те качества, по

которым продукция Microsoft подвергалась резкой критике со стороны

компьютерной общественности. Однако Microsoft не собиралась усту-

пать конкурентам высокодоходный корпоративный рынок и бросила в

битву с ними свой стратегический резерв – операционную систему

Windows NT.

Windows NT. Получив в результате развода с IBM еще несовер-

шенную, но безусловно перспективную OS/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 сразу вызывало

ассоциации с популярной в то время Windows 3.1, а две дополнитель-

ные буквы, казалось, намекали на то, что новая система — ее некоторая

разновидность. На самом деле это совсем не так. «За спиной» у

MS Windows-95 (1995

г.)

§ 3.3] ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 235

Windows в фирме началась разработка принципиально нового поколе-

ния операционных систем (сокращение NT означает New Technology).

В отличие от «ширпотребовской» Windows, Windows NT изначально

создавалась в расчете на использование в корпоративных вычислитель-

ных сетях. Она значительно более производительна, стабильна и безо-

пасна, однако платой за это являются высокие требования к оператив-

ной памяти и большая стоимость. Система поставлялась в двух вариан-

тах: Windows NT Workstation для рабочих станций и Windows NT Server

для серверов.

Предполагалось, что к середине 90-х годов Windows NT Workstation

заменит простую Windows, однако время шло, а обе системы жили и

развивались параллельно. Более того, вместо вытеснения начался дол-

гий процесс сближения систем. Так, в Windows-95 реализованы многие

идеи NT, обеспечившие совместимость большинства приложений. С

другой стороны, версия NT 4.0, появившаяся в 1997 году, имеет внеш-

ний 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 называлась Windows-2000. Вариант Windows-2000

Workstation должен со временем полностью заменить настольные

Windows-95 и Windows-98, которые, по утверждению изготовителя,

больше развиваться не будут, а серверный вариант Windows-2000

Server, о котором мы будем говорить позже, предназначен для захвата

MS Windows NT версии 3.1 (1993 г.)

236 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

лидерства на новом и исключительно перспективном рынке сетевых

операционных систем. Однако на поверку слухи о кончине «простой»

Windows оказались сильно преувеличенными: в том же 2000 году была

выпущена обновленная версия Windows-98 под названием Windows ME

(Milleniun Edition). Процесс полного слияния двух линий был отложен

до выхода «принципиально» нового семейства операционных систем

Microsoft.

Windows XP. 25 октября 2001 года долгожданная система, олицетво-

ряющая симбиоз потребительской и корпоративной операционных сис-

тем, была официально выпущена в продажу под названием Windows XP

(расшифровывается как eXPerience – опыт). На ее презентации Билл

Гейтс заявил, что «Windows XP – лучшая из всех операционных систем,

когда-либо созданных корпорацией Microsoft». Значительное увеличе-

ние быстродействия и новые возможности, включенные в Windows XP,

явились результатом более чем 15-летнего опыта исследований и разра-

боток. Предполагается, что именно эта система будет поддерживать

64-битовые программы на новом процессоре Itanium.

Новый рывок в области операционных систем Microsoft намерена

совершить, выпустив в свет новинку под кодовым названием Longhorn.

Подчеркивая важность обновления операционной системы, генераль-

ный директор Microsoft Стив Баллмер еще в 2003 году заявил, что

Longhorn стала центральным направлением стратегии компании и что

она «возможно, даже важнее, чем первое поколение Windows». Сначала

На рабочем столе Windows XP открыто окно,

в котором показан момент презентации этой ОС

§ 3.3] ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 237

предполагалось, что эта система появится в 2005 году под фирменным

названием Windows Vista, однако сроки окончания работ постоянно

передвигались. Вокруг разработки ходят много слухов и предположе-

ний; желая подогреть интерес к будущей системе, компания постоянно

устраивает утечки информации и предварительные демонстрации

отдельных ее частей. Что получится на самом деле – покажет время.

Windows CE. Претензии Microsoft на гегемонию на рынке настоль-

ных и переносных систем этим не исчерпываются. На противополож-

ном конце рынка ОС, ориентированном на крошечные карманные

(palm-top) компьютеры, фирма выступила с операционной системой

Windows CE – Compact Edition.

Как мы уже отмечали, 90-е годы характеризуются бы-

стрым развитием сетевых технологий. На смену изо-

лированным ЭВМ пришли локальные вычислительные сети (Local Area

Networks – LAN) разного масштаба: рабочей группы, подразделения,

целого предприятия. Современные локальные сети чаще всего строятся

по схеме, когда одна или несколько ЭВМ, называемых серверами, вы-

деляются для выполнения некоторых общих функций (хранение фай-

лов, обслуживание принтера или факса, предоставление возможности

выполнения приложений, организация доступа удаленных абонентов по

телефонным каналам), а остальные компьютеры, играющие роль клиен-

тов, пользуются услугами серверов. В зависимости от того, какой тип

ресурса обслуживается сервером, он называется файл-сервером (File

Server), сервером печати (Print Server), сервером приложений

(Application Server), сервером удаленного доступа (Remote Access

Server – RAS) и т.д.

Основу любой вычислительной сети составляет сетевая операцион-

ная система. Каждый компьютер в сети в значительной степени авто-

номен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле

понимается совокупность операционных систем отдельных компьюте-

ров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения

ресурсов по единым правилам – протоколам. В узком смысле сетевая

ОС – это операционная система отдельного компьютера, обеспечиваю-

щая ему возможность работать в сети.

На выделенных серверах устанавливаются операционные системы,

специально оптимизированные для выполнения тех или иных сетевых

функций, а у клиентов – специальные модули, встраиваемые в операци-

онную систему рабочей станции и обеспечивающие связь с серверами.

Сетевые ОС

238 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

Мировой рынок серверных ОС очень динамичен, его объем в

1998 году составил 65 млрд долларов, в 2003 году эта цифра возросла

до 88 млрд долларов. Господствующее положение на нем занимают че-

тыре системы: NetWare, Unix, Windows NT и Linux.

NetWare фирмы Novell – старейшая сетевая ОС, ее

первая версия появилась еще в 1983 году. Из-за от-

сутствия конкурентов система получила очень широ-

кое распространение: на пике популярности она охва-

тывала до 75% мирового рынка сетевых ОС. Система

в основном обеспечивает файловый сервис, при этом

за счет узкой специализации обеспечиваются высо-

чайшая производительность и надежность. Для круп-

ных корпоративных сетей, имеющих несколько файл-

серверов, система поддерживает службу каталогов NetWare Directory

Services (NDS), хранящую в распределенной базе данных информацию

о всех сетевых ресурсах и пользователях. Доступ к сети NetWare воз-

можен с рабочих станций DOS, Windows, OS/2, UNIX и Macintosh, для

чего имеются соответствующие модули. Однако в середине 1990-х го-

дов система стала терять позиции, сети NetWare повсеместно замеща-

ются сетями Unix и Windows.

Серверная ОС ОС рабочей станции

Сетевой

клиент

ОС рабочей станции

Сетевой

клиент

Рабочая станцияРабочая станция

Сервер

Структура сетевой ОС

§ 3.3] ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 239

Unix. Благодаря своим достоинствам – многозадачно-

сти, производительности, надежности, масштабируемо-

сти, переносимости, система Unix оказалась идеально

приспособленной для выполнения функций серверной

сетевой ОС. Она отлично работает и на скромных плат-

формах начального уровня, и на многопроцессорных

суперкомпьютерах. На платформе Unix возможно создание серверов

любого типа – файловых, удаленного доступа, приложений. Мощный

толчок распространению Unix как сетевой системы дал интернет, по-

скольку все сетевые протоколы были изначально реализованы и опро-

бованы в академической среде именно на этой платформе. Сетевые

функции глубоко интегрированы в систему и поддерживаются ею са-

мым естественным образом. К середине 1990-х годов различные ком-

мерческие и некоммерческие разновидности Unix (Solaris, AIX, Xenix,

FreeBSD и др.), вытесняя NetWare и OS/2, завоевали около 25% рынка

сетевых ОС, а по почтовым и Web-серверам преимущество этой систе-

мы всегда было преобладающим. Аналитики предполагали, что к

2003 году доля Unix среди серверных ОС составит около 40%, но этим

прогнозам не суждено было сбыться из-за экспансии Microsoft.

Сетевые ОС фирмы Microsoft. Выходя в 1993 году

на рынок с технологией NT, Microsoft имела далеко

идущие цели – не только захватить сектор настоль-

ных систем на платформе Intel, но и отвоевать у

NetWare и Unix значительную долю рынка сетевых

систем. Поэтому серверный вариант системы

Windows NT изначально разрабатывался как полномасштабная много-

пользовательская многозадачная ОС с обеспечением многопроцессор-

ных конфигураций, мощной системой администрирования, поддержкой

всех общепринятых сетевых протоколов. Более того, развивая NT,

Microsoft впервые «изменила» процессорам Intel и реализовала ОС так-

же на платформах PowerPC, DEC Alpha, MIPS.

На первых порах Windows NT не могла выдержать конкуренцию со

стороны более старых и заслуженных систем, однако Microsoft, ставшая

к концу XX века самой богатой компанией мира, вкладывала огромные

средства в совершенствование операционной системы. Система разви-

валась во всех направлениях – как сервер файлов, печати, приложений,

баз данных, почты, Web, RAS и т.д. По оценкам экспертов, на это ухо-

240 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

дило не менее 1 млрд долларов ежегодно. Постепенно позиции

Windows NT Server стали укрепляться, к концу века она занимала уже

около 40 % рынка серверных систем. Новое поколение операционных

систем Windows XP, разработанное на основе Windows NT и выпущен-

ное в продажу осенью 2001 года, призвано еще более усилить позиции

Microsoft на рынке сетевых ОС. Система обладает большими возмож-

ностями по масштабированию: от домашних мини-сетей до крупных

корпоративных конфигураций. Особое внимание при разработке систе-

мы обращалось на надежность и стабильность работы системы, воз-

можность самовосстанавливаться после сбоев.

Казалось, ничто в мире не может противостоять натиску Microsoft с

ее интеллектуальным потенциалом и астрономическими капиталами, но

история информатики в очередной раз показала свою непредсказуе-

мость. В конце 1990-х годов софтверный гигант столкнулся с реальной

конкуренцией на рынке сетевых операционных систем, причем новая

угроза пришла не от достойных уважения компаний вроде IBM, Hewlett

Packard или Sun, а со стороны неформального сообщества программи-

стов, убежденных в несправедливости существующего порядка прива-

тизации программного обеспечения и проповедующих идеи свободного

распространения исходных текстов программ (free-software).

Linux. Идея свободного программного обеспечения в

наиболее яркой форме реализовалась в феноменальном

проекте операционной системы Linux, принадлежащей

семейству Unix-подобных систем. Как мы знаем, изна-

чально открытая операционная система Unix, созданная

в начале 1970-х годов, к 1990-м годам превратилась в

зрелую, эффективную и надежную ОС, переносимую

практически на все существующие аппаратные платформы. Единст-

венным крупным ее недостатком была несовместимость многочислен-

ных коммерческих и некоммерческих версий. Надежды компьютерно-

го мира на унифицированную свободно распространяемую ОС начали

было совсем таять, однако в 1991 году произошло неожиданное собы-

тие, круто повернувшее ход истории Unix. Двадцатилетний финский

студент из Университета Хельсинки Линус Торвальдс (Torvalds, Linus;

р. 1971) бросил вызов всем гигантам-производителям коммерческих

версий Unix. В русле движения за свободное программное обеспечение

(подробнее об истории и философии этого движения см. «Коммента-

рии и ссылки на источники» в конце главы) он разработал новое ядро