Содержание 1. Машина Чарльза Бэббиджа и возникновение программирования. ......................................3 2. Создание мэйнфреймов.............................................................................................................7 3. Создание операционной системы Linux. ...............................................................................11 Список используемых источников ............................................................................................14 1. Машина Чарльза Бэббиджа и возникновение программирования. Чарльз Бэббидж считается основателем современной вычислительной техники, потому что наивысшим достижением его была разработка принципов, положенных в основу современного компьютера, за целое столетие до того, как появилась техническая возможность их реализации. Им были созданы две машины – разностная и аналитическая. Обе вычислительные машины Бэббиджа являются десятеричными устройствами в том смысле, что они используют 10 цифр от 0 до 9, и цифровыми потому, что оперируют только с целыми числами. Значения представлены шестернями, а каждому разряду отведено свое колесо. Если оно останавливается в промежуточном положении между целыми значениями, то результат считается неопределенным, а работа машины блокируется, чтобы показать нарушение целостности расчетов. Это является своеобразной формой обнаружения ошибок. Разностная машина предназначалась для решения дифференциальных уравнений и табулирования многочленов. С современной точки зрения она являлась специализированной вычислительной машиной с фиксированной (жесткой) программой. Название «разностная машина» связано с тем, что в основу ее работы положен метод разностей, разработанный Исааком Ньютоном. Он основан на получении последовательности промежуточных величин. По существу, метод разностей основывается на том, что уже вычислено значение произведения 5 на 5, и этот результат может быть использован для получения произведения 5 и следующих чисел (6, 7) путем прибавления 5 к известной сумме. Выглядит это следующим образом: 5 x 6 = 30 5 x 7 = 35 получается путем прибавления 5 к полученному произведению (30+5), 5 x 8 = 40 получается путем прибавления 5 к предыдущему произведению (35+5). Таким образом, умножения заменяются на последовательные сложения. Разностная машина представлена на рисунке 1: 3 Рисунок 1 – Разностная машина Ч. Бэббиджа Основные части разностной машины: 1) «Память» – несколько регистров для хранения чисел. 2) Счётчик числа операций со звонком – при выполнении заданного числа шагов вычислений раздавался звонок. 3) Печатающее устройство – результаты выводились на печать, причем по времени эта операция совмещалась с вычислениями на следующем шаге. Движение механических частей машины должен был осуществлять паровой двигатель. Но вычисления были полностью автоматизированы (вплоть до автоматической печати результатов). К 1834 г., когда «разностная машина» еще не была достроена, Ч. Бэббидж уже задумал принципиально новое устройство – «аналитическую машину», явившуюся, по сути дела, прообразом современных компьютеров. Аналитическая машина состояла из следующих устройств: 1) «склад» (или «магазин») – устройство для хранения информации. 2) «фабрика» или «мельница» - устройство, выполняющее операции над числами. 3) «контора» - устройство для управления последовательностью действий машины. 4) устройство ввода информации. 5) устройство вывода информации. Механизм управления аналитической машины выполняет операции автоматически и состоит из двух частей: нижнего уровня, контролируемого массивными барабанами, называемыми бочками, и высокого уровня, использующего перфокарты, разработанными Жаккардом для ткацких станков, широко применявшихся в начале 1800-х годов. 4 Аналитическая машина представлена на рисунке 2: Рисунок 2 - Аналитическая машина Ч. Бэббиджа Бэббидж предусмотрел ввод в машину таблиц значений функций с контролем при вводе значений аргумента. Выходная информация могла печататься или пробиваться на перфокартах, что давало возможность при необходимости снова вводить ее в машину. К сожалению, Ч. Бэббиджу не довелось увидеть воплощения большинства из своих идей. У разностной машины были сомнительные шансы на успех, а аналитическая машина выглядела нереалистичной. Ее просто невозможно было построить и запустить в работу. В своем окончательном виде машина должна была быть не меньше железнодорожного локомотива. Ее внутренняя конструкция представляла собой нагромождение стальных, медных и деревянных деталей, часовых механизмов, приводимых в действие паровым двигателем. Любая нестабильность какой - нибудь мелкой детали приводила бы к стократно усиленным нарушениям в других частях. Только зубчатых колес для нее понадобилось бы более пятидесяти тысяч. Таким образом, машину построить не удалось. Основной причиной неудачи является главное достоинство машины: Бэббидж действительно слишком превзошел свое время (не случайно в конце жизни он скажет: «я готов отдать последние годы своей жизни за то, чтобы прожить три дня через 150 лет, и чтобы мне подробно объяснили принцип работы будущих машин»). Второй проблемой являлась финансовая. Если поначалу различные научные общества с энтузиазмом поддерживали Бэббиджа, то совсем скоро они охладели к затратному проекту с размытыми целями. В 1851 году Бэббидж с горечью заявлял, что все, связанное с машиной, он сделал за собственные деньги. Известно, что ученый в целях добычи материальных средств написал роман, пытался избраться в Парламент Британской империи, даже одно время играл в лотерею! 5 Исследователи работ Чарльза Бэббиджа непременно отмечают особую роль в разработке проекта аналитической машины графини Ады Августы Лавлейс. Наслышанная о создаваемой разностной машине, она с группой студентов посетила лабораторию Ч. Бэббиджа. С этого визита Ада увлеклась вычислительными машинами. Аде принадлежит изобретение циклов и подпрограмм – она поняла, что при использовании условных переходов можно будет использовать один и тот же набор перфокарт для повторяющихся последовательностей команд. Ада приложила немало усилий, чтобы воплотить изобретение Бэббиджа в реальном аппарате. Нехватка денег преследовала его постоянно. Астрономическое общество в свое время предоставило ему грант в 1,5 тыс. фунтов на построение разностной машины, но в действительности требовалась сумма, в пятьдесят раз большая. Не помогли ни дополнительные правительственные субсидии, ни стотысячное наследство. Аналитическая машина требовала еще больших расходов. Чтобы добыть денег на закупку необходимых материалов (стали и латуни, потребность в которых измерялась тоннами), а также на изготовление деталей, они решили сыграть на скачках. Методика игры была их собственной и основывалась на законах вероятности. Первое время казалось, что новая система работает. Но дело кончилось плохо, и, чтобы заплатить долги, были проданы фамильные драгоценности семейства Лавлейс. Аналитическая машина в XIX в. была технологически невыполнима, и Ада Лавлейс умерла, так и не попробовав запустить свои программы. Аду Лавлейс называют первым программистом. В ее честь назван язык программирования АДА. В 1991 году, к двухсотлетию со дня рождения ученого сотрудники лондонского Музея науки воссоздали по его чертежам "разностную машину № 2" весом более двух с половиной тонн, а в 2000 году - еще и принтер Бэббиджа. Он весил три с половиной тонны. Оба устройства, превосходно работают - в расчётах Бэббиджа было найдено всего две ошибки. 6 2. Создание мэйнфреймов. К мэйнфреймам относят, как правило, большие компьютеры с высоким быстродействием и большими вычислительными ресурсами, которые могут обрабатывать большое количество данных и выполнять обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей. Мэйнфреймы выполнены с избыточными техническими характеристиками, что делает их очень надежными. Физически мэйнфреймы имеют один корпус – системный блок размером со шкаф, к которому могут подключаться терминалы (терминал состоит из монитора и клавиатуры). Основные направления эффективного применения мэйнфреймов — это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами. Последнее направление - использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей часто отмечается специалистами среди наиболее актуальных. Историю мэйнфреймов принято отсчитывать с появления в 1964 г. универсальной компьютерной системы IBM System/360. Сам термин «мэйнфрейм» происходит от названия типовых процессорных стоек этой системы. Следующим поколением мейнфреймов стало семейство IBM System/370. Принципиальным отличием его от предыдущего поколения явилось введение динамической трансляции адресов. Затем после поколения IBM System/370, появляется поколение IBM System/370/XA (eXtended Architecture - расширенная архитектура) от предыдущего поколения было достаточно революционным: адресная шина расширилась до 31 бита, что позволило адресовать виртуальную память до 2 Гбайт (при этом сохранилась совместимость и со старыми 24-разрядными моделями). Другим принципиально важным нововведением расширенной архитектуры явилось введение в подсистему ввода-вывода возможности динамического определения пути к устройствам ввода-вывода и поддержка SMPархитектуры. Следующим поколением стало семейство IBM ESA/370. В этом семействе появилась возможность адресовать до 16 2-Гбайтных виртуальных АП. Важнейшим из других возможностей, по-видимому, явилось свойство PR/SM (Partition Resources/System 7 Management), обеспечивающее возможность разбиения (на микропрограммном уровне) ресурсов вычислительной системы на независимые логические разделы. Семейства 370/XA и ESA/370 определили новую специализацию мейнфреймов, однако еще не вывели фирму IBM в абсолютные лидеры. Новое семейство - IBM ESA/390 интегрировало в себе большое количество нововведений, которые в итоге определили "второе рождение" мейнфреймов. Среди этих нововведений - увеличение регистрового массива, новые средства защиты памяти, новые средства работы с числами с плавающей точкой, оптоволоконные ESCON-каналы, встроенные криптографические процессоры и аппаратная поддержка сжатия данных и, конечно, sysplex - средство комплексирования вычислительных систем. На мэйнфреймах использовались следующие операционные системы: OS/MFT для систем среднего класса. Она имела одного преемника, систему OS/VSI, развитие которой продолжалось до 1980-х. OS/MVT для крупных машин. Она была сходна с OS/MFT (программы могли переноситься между ними без перекомпилирования), но имела более продвинутое управление памятью и систему разделения времени, TSO. MVT имела несколько наследников, включая z/OS. DOS/360 для низших моделей System/360 имела несколько преемников, включая z/VSE, используемую до настоящего времени. Она значительно отличалась от OS/MFT и OS/MVT. IBM поддерживает полную совместимость, поэтому разработанные в шестидесятых программы всё ещё можно запускать под z/VSE (если они создавались для DOS/360) или z/OS (если создавались для OS/MFT или OS/MVT) без изменений. IBM разрабатывала, но официально не выпустила TSS/360, операционную систему с разделением времени для S/360 Model 67. Несколько операционных систем для архитектур IBM S/360 и S/370 были разработаны третьими фирмами, включая Michigan Terminal System (MTS) и MUSIC/SP. Основными поставщиками мэйнфреймов являются известные компьютерные компании «IBM», «Amdahl», «ICL», «Siemens», «Nixdorf» и некоторые другие, но ведущая роль принадлежит компании «IBM». Именно архитектура системы IBM/360, выпущенной в 1964 г., и ее последующие поколения стали образцом для подражания. В нашей стране в течение многих лет выпускались машины ряда ЕС ЭВМ, являвшиеся отечественным аналогом этой системы. 8 В начале 1990-х начался кризис рынка мейнфреймов, пик которого пришёлся на 1993 год. Многие аналитики заговорили о полном вымирании мейнфреймов, о переходе от централизованной обработки информации к распределённой (с помощью персональных компьютеров, объединённых двухуровневой архитектурой «клиент-сервер»). Многие стали воспринимать мейнфреймы как вчерашний день вычислительной техники, считая Unix- и PC-серверы более современными и перспективными. Важной причиной резкого уменьшения интереса к мейнфреймам в 80-х годах было бурное развитие PC и Unix-ориентированных машин, в которых благодаря применению новой технологии создания КМОП-микросхем удалось значительно уменьшить энергопотребление, а их размеры достигли размеров настольных станций. В то же время для установки мейнфреймов требовались огромные площади, а использование устаревших полупроводниковых технологий влекло за собой необходимость водяного охлаждения. Так что, несмотря на их вычислительную мощь, из-за дороговизны и сложности обслуживания мейнфреймы всё меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств. Ещё один аргумент против мейнфреймов состоял в том, что в них не соблюдается основной принцип открытых систем, а именно — совместимость с другими платформами. Согласно одному из прогнозов Gartner Group, последний мейнфрейм предполагалось выключить в 1993 году. Срок этого прогноза давно истек, а рынок мейнфреймов остается стабильным, и их продажи ежегодно растут. C 1994 года вновь начался рост интереса к мейнфреймам. Дело в том, что, как показала практика, централизованная обработка на основе мейнфреймов решает многие задачи построения информационных систем масштаба предприятия проще и дешевле, чем распределённая. Главным недостатком мейнфреймов в настоящее время остается относительно низкое соотношение производительность/стоимость. Однако фирмами-поставщиками мейнфреймов предпринимаются значительные усилия по улучшению этого показателя. Летом 2005 года. IBM объявила о выпуске новых машин zSeries семейства «Z». Z9 – была очень удачным экземпляром этого семейства, которая эксплуатируется и до сих пор. Z9 это прямой потомок z990, и имеет высокую производительность (до 600 MIPS), память (до 512 Mb) и может работать с 60 дисковыми разделами. Машина имеет многокристальный модуль, на котором содержится 16 процессоров. На реализацию проекта Z9, IBM потратила около 1,2 млрд. долл. США. На компьютере Z9 применяются так называемые логические разделы LPARs. Это позволяет на одном мейнфрейме, одновременно, запускать несколько операционных 9 систем, в том числе Z/OS, OS/390, Linux, z/VM. Все крупные системы управления базами данных обслуживаться на таких машинах. В том числе CISC, WebSphere Application Server, DB2 и Oracle. Как отмечает, один из ведущих аналитиков IBM, Джон Эббот: «мейнфреймы по-прежнему являются лучшими платформами для клиентов которые требуют 100 процентную целостность данных, но им необходимо открытое программное обеспечение». На мейнфреймах начали применяться первые сетевые технологии. SNA (Systems Network Architecture) – системная сетевая архитектура. Она была разработана корпорацией IBM еще в 1974 году. И позволила объединять мейнфреймы в глобальные вычислительные сети. Следует также помнить, что в мире существует огромная инсталлированная база мейнфреймов, на которой работают десятки тысяч прикладных программных систем. Отказаться от годами наработанного программного обеспечения просто не разумно. Поэтому в настоящее время ожидается рост продаж мейнфреймов по крайней мере до конца этого столетия. Эти системы, с одной стороны, позволят модернизировать существующие системы, обеспечив сокращение эксплуатационных расходов, с другой стороны, создадут новую базу для наиболее ответственных приложений. 10 3. Создание операционной системы Linux. Linux - собирательное название операционных систем, построенных на базе свободного программного обеспечения GNU и использующие одноименное ядро. Оно создаётся и распространяется в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. Поэтому общее название не подразумевает какойлибо единой «официальной» комплектации Linux; они распространяются в основном бесплатно в виде различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя. Область распространения Linux огромна, гораздо больше чем у вcех других операционных систем. Кроме того, что Linux прекрасно работает на обычных домашних и рабочих компьютерах и серверах, существуют адаптации Linux к большинству современных процессоров, что позволяет использовать системы с ядром Linux в сетевом оборудовании, домашней «умной» технике, роботах, мобильных телефонах, различных портативных устройствах и другом оборудовании, поддерживающем программируемые операции. 27 сентября 1983 года Ричард Столлман начал работу над операционной системой GNU. Позднее, в 1985 году, Столлман основал Free Software Foundation, а в 1989 году составил GNU General Public License (GNU GPL). Цель GNU GPL — предоставить пользователю права копировать, модифицировать и распространять (в том числе на коммерческой основе) программы и гарантировать, что и пользователи всех производных программ получат вышеперечисленные права. Зато другой талант, Линус Торвальдс, с успехом использовал наработки Столлмана для создания ОС Linux. 17 сентября 1991 года Линус Торвальдс выложил в сеть Linux Kernel 0.01 - исходный код Linux весом всего 64Kb. В октябре 1991 года вышла Linux 0.02, а в ноябре - 0.03. Первыми бета-тестерами Linux стали читатели comp.os.minix, которые, хоть и посылали сообщения об ошибках пачками, но всячески хвалили новую ОС. После версии 0.03 Линус скачком перешел в нумерации к версии 0.10, так как над проектом стало работать много народу. После нескольких последовавших пересмотров версий, Линус присвоил очередной версии номер 0.95, чтобы тем самым отразить свое впечатление о том, что скоро возможна уже «официальная» версия. Это было в марте 1992 11 г. Примерно через полтора года — в декабре 1993 версия ядра все еще была Linux 0.99.pl14 — асимптотически приближаясь к 1.0. А на данный момент версия ядра — 3.4 (стабильная сборка от 20 мая 2012 года). Прообразом Linux стала операционная система Minix, разработанная Эндрю Таненбаумом. ОС Minix являлась небольшой UNIX-системой, которая была предназначена даже не для реального использования, а для демонстрации возможностей системы Unix. Вдохновленный идеей создать собственную Minix, Линус Торвальдс начал работу над операционной системой Linux. Впервые ОС Linux обсуждалась в конференции USENET comp.os.minix. Тот факт, что Линус выложил код своей ОС в интернет, был решающим в дальнейшей судьбе Linux. Хотя в 1991-м году интернет ещё не был так широко распространён, как в наши дни, зато пользовались им в основном люди, имеющие достаточную техническую подготовку. И уже с самого начала Торвальдс получил несколько заинтересованных откликов. Примерно в феврале 1992-го года Линус высказал просьбу ко всем, кто уже пользовался или тестировал Linux, прислать ему открытку. Таких открыток было получено несколько сотен со всех концов света — из Новой Зеландии, Японии, Нидерландов, США. Это говорило о том, что Linux начала приобретать некоторую известность. Первым русифицированным дистрибутивом Linux был, вероятно, дистрибутив "Открытое ядро", выпущенный весной 1996 г. питерской компанией UrbanSoft, которую возглавлял Джон Линн Росмэн - один из первых иностранцев, открывших в Петербурге свой бизнес. Фирма UrbanSoft имела, видимо, какое-то отношение к Санкт-Петербургскому Государственному Университету, потому как располагалась в университетском городке, который находится в Петергофе, в одном из самых красивых пригородов СанктПетербурга, в 30 км от центра города. Через некоторое время от фирмы UrbanSoft отделилась дочерняя компания Linux Ink. Формальной датой ее образования считается 14 сентября 1999 года. Начиная с 1999 г. Линукс Инк. выпускает компакт-диски из серии Red Hat Linux Cyrillic Edition, являющиеся дальнейшим развитием серии "Открытое ядро". Этот продукт полностью локализован и предназначен для российского рынка. Но о Линукс Инк. и Red Hat Linux Cyrillic Edition будет рассказано чуть позже, а пока упомянем еще несколько разработок, также уже закончивших свой жизненный цикл. С самого начала ОС Linux разрабатывалась для персональных компьютеров на платформе Intel. Со временем некоторые компании начали разрабатывать версии Linux для 12 своей платформы, например, Sun Microsystems. Многие компании, в том числе и отечественные, разработали свои версии Linux. Изначальный успех Linux был связан в первую очередь с тем, что она позволила создавать на основе обычных х8б-совмес-тимых компьютеров информационные системы, сравнимые по производительности и надежности с дорогими профессиональными рабочими станциями под управлением Unix. Не секрет, что Linux как отдельный «единый» продукт не существует. Существует, с одной стороны, ядро операционной системы, разрабатываемое Линусом Торвальдсом и координируемой им командой. А с другой стороны, существует огромное количество программ, которые обеспечивают нормальную пользовательскую работу с Linux, взаимодействуя с ядром и управляя его работой. И это программное обеспечение поставляется в различных комплектациях, называемых дистрибутивами. Дистрибутивы в основном отличаются программой инсталляции, средствами для администрирования системы и поставляемым в комплекте программным обеспечением. Выпуском дистрибутивов занимаются различные компании во всем мире, и различаются они как степенью дружелюбности к пользователю, так и областью применения. В последнее время наблюдается переломный момент - все большее количество организаций в разных странах предпочитают внедрять в производство именно свободное ПО, в частности Linux, что рано или поздно приведет в еще большей популяризации Linux. В некоторых областях, например, на рынке мобильных устройств Linux безоговорочно доминирует (Android основана на ядре Linux). 13 Список используемых источников 1. Иванов, А. А. История развития информатики / А. А. Иванов. – М. : Образ, 2000. 2. Малиновский, Б. Н. История вычислительной техники в лицах / Б. Н.Малиновский. – Киев, 1995. 3. Леонтьев В. П. Большая энциклопедия компьютера и Интернета / В. П.Леонтьев. – М. : ОЛМА Медиа Групп, 2006. 4. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум. – 5-е изд.– СПб. : Питер, 2007. 5. URL: www.computer-museum.ru 14
