Системы разделения времени кратко

Обновлено: 04.07.2024

1)Это такая система, которая каждому пользователю выделяет некоторое время процессора для выполнения задачи
2)Это такая система, которая каждой задаче выделяет процессорное время по приоритету
3)Это такая система, которая каждому пользователю выделяет процессорное время по присвоенным приоритетам
4)Это такая система, которая управляет физическими техническими объектами путем выделения им на некоторое время процессора

Понятие разделения времени относится к системам, основная задача которых состоит в одновременном предоставлении вычи* слительных средств и некоторых услуг пользователям, находящимся за терминалами. При этом предполагается, что у каждого из них создается полная иллюзия монопольной работы с вычислительной системой. В качестве пользователей могут Выступать как разработчики новых программных средств, так и конечные пользователи, заинтересованные в получении результатов выполнения определенных программ.

Функционирование системы разделения времени главным образом имеет целью оперативное обслуживание пользователей и поддержание с ними активного диалога. Эта цель иногда достигается за счет некоторого снижения эффективности использования оборудования. Несмотря на то что пакетные системы с мультипрограммированием и системы разделения времени имеют немало аналогичных механизмов, обеспечивающих одновременную работу и взаимодействие устройств вычислительной установки, назначения этих систем совершенно различны. Пакетные системы с мультипрограммированием обеспечивают наиболее эффективное использование аппаратуры. Системы же разделения времени предназначаются для оперативного обслуживания запросов пользователей.

Разделе́ние вре́мени (англ. Time-sharing ) — способ распределения вычислительных ресурсов между многими пользователями с помощью мультипрограммирования и многозадачности [1] . Появление данной концепции в начале 1960-х годов и активное развитие в 1970-е привело к значительному технологическому прорыву в истории вычислительной техники.

Позволяя многим пользователям одновременно взаимодействовать с одним компьютером, разделение времени значительно снизило цену предоставления вычислительных мощностей, сделав возможным использование компьютера организациями и индивидами без необходимости его покупки. Также разделение времени содействовало разработке новых интерактивных программ.

Содержание

Операционные системы общего назначения

Различают три типа операционных систем (ОС) общего назначения: поддерживающие однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения, обеспечивающие пакетную обработку задач в режиме мультипрограммирования и операционные системы разделения времени.

Операционные системы общего назначения, поддерживающие однопрограммный режим работы и диалоговый способ общения включают в себя средства, обеспечивающие ввод и вывод информации, управляют работой системных обрабатывающих программ - трансляторов, редакторов, предоставляют пользователю сведения о ходе выполнения задач, обеспечивают работу с библиотеками. Обычно такие операционные системы называют мониторными. Они не повышают производительности ЭВМ, но позволяют программисту вмешиваться в ход выполнения задания, что резко повышает производительность его работы, особенно на этапе отладки программ.
Операционные системы общего назначения, обеспечивающие пакетную обработку задач в режиме мультипрограммирования применяются в ВС средней и большой производительности. В RAM ЭВМ одновременно находится несколько системных и пользовательских задач, и когда одна из них обрабатывается процессором, то для остальных осуществляются необходимые обмены с внешним устройством (ВУ).
Эффективность использования ВС при этом во многом зависит от состава пакета задач, подлежащих выполнению, так как могут возникать ситуации, когда все задачи находятся в состоянии ожидания и процессор простаивает ( в условиях потока отладочных задач, каждая из которых характеризуется многократными обменами и незначительным временем, затрачиваемым собственно на счет). Эффективность работы пользователя при этом невысокая, так как в условиях пакетной обработки задач он не имеет возможности вмешиваться в процесс выполнения своей программы.
Рассмотрим основные функции ОС общего назначения, обеспечивающей мультипрограммный режим обработки задач.
Операционная система должна выполнять рациональное планирование работ по обработке всех поступающих задач (комплекс мероприятий по вводу задач в ЭВМ, распознаванию их характеристик, размещению всех входных наборов данных на внешних носителях, организации входных и выходных очередей).
Как правило, задачи из входного потока данных, прочитанного одним из внешних устройств (ВУ), не сразу попадают в RAM ЭВМ, а размещаются на устройствах внешней памяти. В режимах пакетной обработки задачи выстраиваются в очередь (входную очередь), место задачи в очереди определяется ее приоритетом. Перенос задачи из очереди в RAM ЭВМ происходит автоматически.
При реализации комплекса мероприятий, выполняемого ОС непосредственно перед началом решения задачи, главное внимание уделяется предоставлению всех необходимых для решения задачи ресурсов ВС (области RAM, места на диске, требующихся наборов данных и т.п.)
Если для решения очередной задачи не хватает ресурсов, ОС должна принять одно из следующих решений:
- отобрать часть ресурсов у какой - либо другой задачи, выполнявшейся в данный момент и менее приоритетной;
- подождать, пока какая-нибудь из решаемых задач завершится и освободит требуемый ресурс;
- пропустить вне очереди ту задачу, чья очередь еще не подошла, но для выполнения которой ресурсов достаточно.
Операционные системы разделения времени позволяют реализовать возможность повышения производительности труда пользователя за счет его доступа к своей задаче в процессе ее выполнения и повышения производительности ВС за счет мультипрограммирования. Режим разделения времени создает иллюзию одновременного доступа нескольких пользователей ко всем вычислительным ресурсам ВС. Каждый пользователь общается с системой так, как если бы ему одному принадлежали все вычислительные ресурсы: он может остановить выполнение своей задачи в нужном месте, просмотреть требуемые области RAM, с заданного места выполнить свою программу по командам и т.д. На самом же деле каждый пользователь получает для своей задачи достаточную зону RAM, процессор и прочие вычислительные ресурсы только в течение определенного и достаточно малого интервала времени, как уже говорилось выше - кванта.
Пропускная способность ВС в режиме разделения времени ниже, чем при обработке задач в режиме мультипрограммирования, из-за накладных расходов ОС, вызванных частыми переключениями процессора и главным образом многочисленными переносами задач из RAM на жесткий диск и обратно, то есть свопингами. Во многих пользовательских системах режим разделения времени сочетается с пакетной обработкой задач в режиме мультипрограммирования. В этом случае RAM ЭВМ разделяется на зону для пакетной обработки и на зону (или несколько зон в зависимости от емкости RAM) для выполнения задач в режиме разделения времени. Такое сочетание позволяет загружать процессор даже в ситуациях, когда все пользователи режима разделения времени остановят выполнение своих задач. Такие системы используются при решении научно- технических задач. При этом главное назначение таких ОС - обеспечение более высокой эффективности использования всех вычислительных ресурсов ВС и достижение максимальных удобств в работе пользователя. Однако использование операционных систем общего назначения в условиях работы конкретного пользователя часто означает явную избыточность многих системных средств. В таких случаях применяют ОС специального назначения.

Разделение времени (Операционные Системы)

Разделе́ние вре́мени (англ. Time-sharing) — способ распределения вычислительных ресурсов между многими пользователями с помощью мультипрограммирования и многозадачности. Появление данной концепции в начале 1960-х годов и активное развитие в 1970-е привело к значительному технологическому прорыву в истории вычислительной техники.

История разделения времени ОС

Пакетная обработка

Первые компьютеры были очень дорогими и медленными устройствами. Обычно они предназначались для выполнения конкретного набора задач и управлялись с панели оператора, который вручную вводил короткие программы посредством изменения позиции переключателей на панели. Эти программы могли выполняться в течение нескольких часов или даже недель. Но когда скорость компьютеров начала расти, простой машины в связи с вводом очередной программы стал неприемлем. Методология пакетной обработки появилась с целью уменьшить время простоя машины при вводе программы. В пакетной обработке как только одна программа завершала выполнение, компьютер загружал следующую.

Альтернатива позволить пользователю управлять компьютером напрямую, была слишком дорога чтобы её вообще могли рассматривать.

Разделение времени

Развитие

В период с конца 1960-х до конца 1970-х годов, компьютерные терминалы подключались к крупным мейнфреймам организаций (Централизованным вычислительным системам), которые во многих реализациях последовательно опрашивали терминалы чтобы увидеть, есть ли какие-либо дополнительные данные или действия, запрошенные пользователем компьютера. В дальнейшем, вместо опроса терминалов стали использоваться прерывания, а для связи — применяться технологии параллельной передачи данных, таких как стандарт IEEE 488. Как правило, компьютерные терминалы размещались в высших учебных заведениях и использовались также, как настольные (персональные) компьютеры сегодня. В самом начале эпохи персональных компьютеров, многие из них фактически использовались как терминалы для систем с разделением времени.

Особенности ОС с режимом разделения времени

Когда в составе компьютерных систем появились терминалы (вначале телетайпы, затем дисплеи), возникла необходимость реализации в ОС режима разделения времени ( time sharing ) – возможности одновременной работы пользователей со своими заданиями с терминалов, ввода заданий в систему, их запуска (при наличии свободного процессора), управления заданиями с терминала, их приостановки, отладки, визуализации на терминале их результатов. Рассмотрим особенности ОС с режимом разделения времени.

Хранение заданий в памяти или на диске

Ресурсы процессора в ОС с разделением времени распределены между несколькими заданиями, находящимися в памяти или на диске. Задание загружается в память (при наличии свободной памяти), если оно является пакетным и выбрано операционной системой для выполнения, либо если оно активируется пользователем с терминала. Процессор выделяется только тем заданиям, которые находятся в памяти.

Откачка и подкачка (swapping)

Откачка и подкачка (swapping) - загрузка заданий с диска в память и их выгрузка из памяти на диск. В системе с разделением времени возможна ситуация, когда какое-либо задание, управляемое с терминала, неактивно (например, выполняет ввод-вывод, либо система ожидает ответа от пользователя, у которого в данный момент перерыв в работе). В этом случае ОС может принять решение о временной выгрузке (swap out) образа памяти задания из оперативной памяти на диск, с целью освобождения памяти для других заданий. При повторной активизации задания оно (при возможности) вновь загружается в память ( swapped in ). Подобная стратегия называется откачкой и подкачкой.

Поддержка диалогового взаимодействия между пользователем и системой

Когда ОС завершает исполнение пользовательской команды, она выполняет поиск следующего управляющего оператора (control statement),введенного с пользовательской клавиатуры.

Предоставление диалогового доступа к данным и коду пользовательской программы

В ОС с разделением времени обеспечивается возможность для пользователя ввода, запуска, редактирования, отладки своей программы с терминала, управления своим заданием (приостановки, с последующим возобновлением), просмотра его промежуточных результатов, состояния памяти и регистров, просмотра окончательных результатов на терминале при завершении задания.

Следует учитывать, что в ОС с разделением времени обрабатываются как пакетные, так и интерактивные (диалоговые) задания, поэтому система должна обеспечивать их диспетчеризацию – переключение в нужный момент с диалогового задания на пакетное, либо с одного диалогового (пакетного) задания на другое.

Известные системы с разделением времени

Allen-Babcock RUSH (Remote Users of Shared Hardware) Time-sharing System on IBM S/360 hardware → Tymshare
AT&T Bell Labs Unix → UC Berkeley BSD Unix
BBN PDP-1 Time-sharing System → Massachusetts General Hospital PDP-1D → MUMPS
BBN TENEX → DEC TOPS-20, Foonly FOONEX, MAXC OS at PARC, Stanford Low Overhead Timesharing System (LOTS)
Berkeley Timesharing System at UC Berkeley Project Genie → Scientific Data Systems SDS 940 (Tymshare, BBN, SRI, Community Memory) → BCC 500 → MAXC at PARC
Burroughs Time-sharing MCP → HP 3000 MPE
Cambridge Multiple Access System was developed for the Titan, the prototype Atlas 2 computer built by Ferranti for the University of Cambridge. This was the first time-sharing system developed outside the United States, and which influenced the later development of UNIX.
CDC MACE, APEX → Kronos → NOS → NOS/VE
CompuServe, also branded as Compu-Serv, CIS.
Compu-Time, Inc.,[3] on Honeywell 400/4000, started in 1968 in Ft Lauderdale, Florida, moved to Daytona Beach in 1970.[источник не указан 1080 дней]
Dartmouth Time Sharing System (DTSS) → GE Time-sharing → GEnie
DEC PDP-6 Time-sharing Monitor → TOPS-10 → TSS-8, RSTS-11, RSX-11 → VAX/VMS
HP 2000 Time-Shared BASIC
IBM CALL/360, CALL/OS — using IBM 360/50
IBM CP-40 → CP-67 → CP-370 → CP/CMS → VM/CMS
IBM TSO for OS/MVT → for OS/VS2 → for MVS → for z/OS
IBM TSS/360 → TSS/370
International Timesharing Corporation on dual CDC 3300 systems.
MIT CTSS → MULTICS (MIT / GE / Bell Labs) → Unix
MIT Time-sharing System for the DEC PDP-1 → ITS
McGill University MUSIC → IBM MUSIC/SP
Michigan Terminal System, on the IBM S/360-67, S/370, and successors.
Michigan State University CDC SCOPE/HUSTLER System
National CSS VP/CSS, на серии IBM 360; originally based on IBM’s CP/CMS.
Oregon State University OS-3, on CDC 3000 series.
Prime Computer PRIMOS
RAND JOSS → JOSS-2 → JOSS-3
RCA TSOS → Univac / Unisys VMOS → VS/9
Service in Informatics and Analysis (SIA), on CDC 6600 Kronos.
System Development Corporation Time-sharing System, on the AN/FSQ-32.
Stanford ORVYL and WYLBUR, on IBM S/360-67.
Stanford PDP-1 Time-sharing System → SAIL → WAITS
Time Sharing Ltd. (TSL) on DEC PDP-10 systems → Automatic Data Processing (ADP), первая коммерческая система распределения времени в Европе и первая двойная (fault tolerant) система распределения времени.
Tymshare SDS-940 → Tymcom X → Tymcom XX
UC Berkeley CAL-TSS, on CDC 6400.
XDS UTS → CP-V → Honeywell CP-6

ОС Windows. Режим разделения времени

Появление электроннолучевых дисплеев и переосмысление возможностей применения клавиатур поставили на очередь решение этой проблемы. Логическим расширением систем мультипрограммирования стали time-sharing системы или системы разделения времени **. В них процессор переключается между задачами не только на время операций ввода-вывода, но и просто попрошествии определенного интервала времени. Эти переключения происходят столь часто, что пользователи могут взаимодействовать со своими программами во время их выполнения, то есть интерактивно. В результате появляется возможность одновременной работы многих пользователей на одной компьютерной системе. У каждого пользователя для этого должна быть хотя бы одна программа в памяти. Чтобы уменьшить ограничения на количество работающих пользователей, была внедрена идея неполного нахождения исполняемой программы в оперативной памяти. Основная часть программы находится на диске и необходимый для ее дальнейшего выполнения кусок может быть легко загружен в оперативную память, а ненужный выкачан обратно на диск. Это реализуется с помощью механизма виртуальной памяти. Основным достоинством такого механизма является создание иллюзии неограниченной оперативной памяти ЭВМ.

В системах разделения времени пользователь получил возможность легко и эффективно вести отладку своей программы в интерактивном режиме, записывать информацию на диск, не используя перфокарты, а непосредственно с клавиатуры. Появление on-line файлов привело к необходимости разработки развитых файловых систем.

Параллельно внутренней эволюции вычислительных систем в этот период наблюдается и внешняя их эволюция. До начала этого периода вычислительные комплексы были, как правило, несовместимы. Каждый имела свою собственную специальную операционную систему, свою систему команд и т.д. В результате программу, успешно работающую на одном типе машин, необходимо было полностью переписать и заново отладить для другого типа компьютеров. В начале третьего периода появилась идея создания семейств программно-совместимых машин, работающих под управлением одной и той же операционной системы. Первым семейством программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, явилась серия машин IBM/360. Построенное в начале 60-х годов это семейство значительно превосходило машины второго поколения по критерию цена/производительность. За ней последовала линия компьютеров PDP, несовместимых с линией IBM, кульминацией которой стала PDP-11.

Сила одной семьи была одновременно и ее слабостью. Широкие возможности этой концепции (наличие всех моделей: от миникомпьютеров до гигантских машин; обилие разнообразной периферии; различное окружение; различные пользователи) порождали сложную и огромную операционную систему. Миллионы строчек ассемблера, написанные тысячами программистов, содержали множество ошибок, что вызывало непрерывный поток публикаций о них и попыток их исправления. Только в операционной системе OS/360 содержалось более 1000 известных ошибок. Тем не менее, идея стандартизации операционных систем была широко внедрена в сознание пользователей и в дальнейшем получила активное развитие.

Когда в составе компьютерных систем появились терминалы (вначале телетайпы, затем дисплеи), возникла необходимость реализации в ОС режима разделения времени ( time sharing )– возможности одновременной работы пользователей со своими заданиями с терминалов, ввода заданий в систему, их запуска (при наличии свободного процессора), управления заданиями с терминала, их приостановки, отладки, визуализации на терминале их результатов. Рассмотрим особенности ОС с режимом разделения времени.

Хранение заданий в памяти или на диске.Ресурсы процессора в ОС с разделением времени распределены между несколькими заданиями, находящимися в памяти или на диске. Задание загружается в память (при наличии свободной памяти), если оно является пакетным и выбрано операционной системой для выполнения, либо если оно активируется пользователем с терминала. Процессор выделяется только тем заданиям, которые находятся в памяти.

Откачка и подкачка (swapping) -загрузка заданий с диска в память и их выгрузка из памяти на диск. В системе с разделением времени возможна ситуация, когда какое-либо задание, управляемое с терминала, неактивно (например, выполняет ввод-вывод, либо система ожидает ответа от пользователя, у которого в данный момент перерыв в работе). В этом случае ОС может принять решение о временной выгрузке (swap out)образа памяти задания из оперативной памяти на диск, с целью освобождения памяти для других заданий. При повторной активизации задания оно (при возможности) вновь загружается в память ( swapped in ). Подобная стратегия называется откачкой и подкачкой.

Поддержка диалогового взаимодействия между пользователем и системой. Когда ОС завершает исполнение пользовательской команды, она выполняет поиск следующего управляющего оператора (control statement),введенного с пользовательской клавиатуры.

Предоставление диалогового доступа к данным и коду пользовательской программы. В ОС с разделением времени обеспечивается возможность для пользователя ввода, запуска, редактирования, отладки своей программы с терминала, управления своим заданием (приостановки, с последующим возобновлением), просмотра его промежуточных результатов, состояния памяти и регистров, просмотра окончательных результатов на терминале при завершении задания.

Режим разделения времени, наряду с пакетным режимом, был основным в операционных системах 1960-х – 1970х- гг.

Ключевые термины

FIFO (First-In-First-Out)– режим обслуживания некоторой очереди (например, очереди введенных заданий) в порядке их поступления.

UNIX -первая мобильная ОСдля миникомпьютеров, разработанная в 1970 г. Б. Керниганом и Д. Ритчи на новом языке программирования Си.

Буферизация вывода (spooling)– хранение для каждого задания буфера его вывода (в виде области памяти или файла), накопление в буфере выводимой заданием информации и ее вывод полностью на устройство (принтер) при завершении задания.

ДИСПАК– отечественная операционная система для ЭВМ БЭСМ-6.

Диспетчер (dispatcher)– ранняя упрощенная версия операционной системы , -системная программа, управляющая прохождением пакета вводимых заданий.

Единая система ЭВМ (ЕС ЭВМ) –семейство отечественных mainframe-компьютеров 1970-х – 1980-х годов, разработанных путем копирования американских компьютеров серии IBM 360.

Задание (job) –пользовательская программа, введенная в систему с внешнего носителя или с терминала.

Мобильная (переносимая) ОС– операционная система, используемая на нескольких семействах компьютеров путем переноса ее кода (возможно, с небольшими изменениями).

Монитор– упрощенный вариант операционной системы; программа, осуществляющая поочередную обработку пользовательских заданий, с последовательной передачей управления от задания к заданию, по мере их завершения.

Мультипрограммирование (multi-programming)– одновременная обработка операционной системой нескольких пользовательских заданий.

Однозадачная операционная система– ОС, обрабатывающая, выполняющая и хранящая в оперативной памяти в каждый момент времени только одно пользовательское задание (программу).

Откачка и подкачка заданий (swapping)– загрузка задания с диска в оперативную память при его активизации и его выгрузка из памяти на диск при неактивности задания; выполняется в режиме разделения времени.

Пакетная обработка (batch mode)– обработка пакета заданий, введенных пользователями, с учетом их приоритетов и требуемых ими ресурсов.

Планирование загрузки процессора (CPU scheduling)– реализация в ОС алгоритмов выбора очередного задания их набора загруженных в память заданий и выделения кванта времени центрального процессораочередному выбранному заданию.

Разделение времени (time sharing)– поддержка операционной системой одновременной работы в системе нескольких пользователей с терминалов, управление прохождением своих заданий, выполнение их ввода, редактирования, компиляции, выполнения, отладки, визуализации результатов.

Распределения памяти для пользовательских заданий– выделение памяти операционной системой для загружаемого пользовательского задания и ее освобождение после завершения каждого задания.

Резидентная программа- программа, постоянно находящаяся в оперативной памяти по фиксированным адресам.

Система мини-ЭВМ (СМ ЭВМ) -семейство отечественных миникомпьютеров 1970-х – 1980-х годов, разработанных путем копирования американских компьютеров серии PDP 10 – PDP 11.

Тег –числовой код типа данных, хранящихся в рассматриваемом слове памяти, по которому аппаратура контролирует правильность выполнения операции над данными.

Управление процессами– параллельное (или поочередное - на однопроцессорном компьютере) выполнение пользовательских процессов; возможность явного запуска параллельных процессов, управления ими и их синхронизации.

Фрагментацияпамяти - дробление свободной памяти на мелкие несмежные участки, вследствие неточного совпадения размеров свободных и требуемых при запросах к ОС участков памяти.

"Эльбрус"- семейство отечественных многопроцессорных суперкомпьютеров (Эльбрус-1, Эльбрус-2) 1970-х – 1980-х годов, архитектура которого основана на использовании тегов, принципах динамизма и аппаратной поддержке механизмов реализации языков высокого уровня; в операционной системе впервые был реализован аналог многопоточных вычислений (multi-threading), а также были поддержаны виртуальная память,пакетный режим, режим разделения времени, динамическое выделение памяти по запросу, динамическая линковка и загрузка выполняемых программ при первом вызове.

Краткие итоги

В ранних mainframe-компьютерах операционные системы отсутствовали. Обращение к памяти осуществлялось по конкретным физическим адресам, обращение к внешним устройствам – специальными командам, такжепо физическим адресам.

В 1960-х гг. были разработаны диспетчеры – упрощенные варианты ОС, осуществлявшие поочередный пропуск пользовательских заданий.

Для классических ОС 1960-х – 1970-х гг. (ATLAS, MULTICS, OS IBM 360) были характерны поддержка мультипрограммирования, пакетного режима, режима разделения времени, управление процессами.

Первой мобильной ОС, использованной на нескольких аппаратных платформах, стала система UNIX, первая версия которой разработана в 1970 г.

Операционная система MacOS фирмы Apple характеризуется удобным графическим пользовательским интерфейсом.

С начала 1990-х гг. до настоящего времени имеет место эволюция Windows от графической оболочки к MS-DOS до наиболее популярной ОС для настольных и портативных компьютеров (Windows 7, Windows 2008 и др.). Также популярна ОС Linux (как серверная ОС).

Наиболее распространены в мире операционные системы для мобильных устройств, ввиду широкой распространенности последних. Это прежде всего ОС Symbian. Windows в этом отношении на втором месте.

Наиболее распространенные диалекты ОС UNIX: Berkeley Software Distribution (BSD), в настоящее время – FreeBSD (University of Berkeley); System V Release 4 (SVR4) – фирмы AT&T; Linux (RedHat, SuSE, Mandrake, Caldera, Debian, Fedora и другие диалекты); Solaris (Oracle / Sun); IRIX (Silicon Graphics); HP-UX (Hewlett-Packard); Digital UNIX (Digital / Compaq).

Из отечественных ОС следует отметить ОС ДИСПАК для БЭСМ-6 и ОС "Эльбрус" для МВК "Эльбрус", отличавшиеся оригинальными идеями и методами.

В 1970-х гг. в СССР было принято правительственное решение о копировании зарубежных компьютеров серии IBM 360, а затем – миникомпьютеров серий PDP-10 и PDP-11, которое на долгие годы предопределило развитие отечественной вычислительной техники и на 15-20 лет продлило срок использования их операционных систем.

Первые операционные системы для mainframe-компьютеров поддерживали обработку пакетов заданий в однозадачном режиме. Затем в ОС появилась поддержка мультипрограммирования и разделения времени, что привело к необходимости реализации в ОС распределения памяти для пользовательских заданий, диспетчеризации процессора и буферизации ввода-вывода.

Особенности ОС с поддержкой режима разделения времени: хранение заданий в памяти либо на диске, с их откачкой и подкачкой (swapping) по мере необходимости; поддержка интерактивного взаимодействия между пользователями и ОС; поддержка диалогового доступа к коду и данным пользователей.

Вопросы и задания для самопроверки:

1. Каким образом происходило обращение к памяти и к внешним устройствам для ранних моделей компьютеров, при отсутствии операционных систем?

2. Назовите классические операционные системы 1960-х – 1970-х гг., зарубежные и отечественные.

3. Каковы основная цель и идея разработки ОС UNIX?

5. Какая операционная система является наиболее распространенной в мире?

6. Назовите известные Вам диалекты ОС UNIX.

7. Каковы основные возможности отечественной ОС ДИСПАК и для каких компьютеров она была разработана?

8. Какие оригинальные идеи были положены в основу системы "Эльбрус" и ее операционной системы?

9. Какие зарубежные серии компьютеров были скопированы в СССР в 1970-е гг. и под какими названиями? В чем, по-Вашему, состояли плюсы и минусы подобного подхода к развитию вычислительной техники?

10. Каковы особенности однозадачных ОС для mainframe-компьютеров с поддержкой пакетного режима?

11. Что такое монитор?

12. Как распределялась память в однозадачных ОС?

13. Что такое режим мультипрограммирования?

14. Как распределяется память в ОС с поддержкой мультипрограммирования?

15. Какие функции выполняла ОС с пакетной обработкой заданий и поддержкой мультипрограммирования?

16. Что такое режим разделения времени и каковы особенности ОС, поддерживающих этот режим?

17. Что такое откачка и подкачка заданий?

18. Какие возможности предоставлялись пользователю операционной системой для управления его заданием в режиме разделения времени?

Эта статья о вычислительном термине. О типе собственности см. Таймшер. Для разделения времени средств массовой информации см. Множественный доступ с разделением по времени.

В вычисление, совместное времяпровождение это совместное использование вычислительного ресурса между множеством пользователей одновременно с помощью мультипрограммирование и многозадачность. [1]

Его появление в качестве выдающейся модели вычислений в 1970-х годах ознаменовало крупный технологический сдвиг в истории вычислений. Позволяя многим пользователям взаимодействовать одновременно с одним компьютером, разделение времени резко снизило стоимость предоставления вычислительных возможностей, дало возможность отдельным лицам и организациям использовать компьютер, не владея им, [2] и способствовал интерактивному использованию компьютеров и разработке новых интерактивных Приложения.

Содержание

История

Пакетная обработка

Первые компьютеры были чрезвычайно дорогими устройствами и очень медленными по сравнению с более поздними моделями. Машины обычно предназначались для определенного набора задач и управлялись панелями управления, оператор вручную вводил небольшие программы с помощью переключателей, чтобы загрузить и запустить серию программ. Для запуска этих программ могут потребоваться часы. Поскольку скорость компьютеров росла, время выполнения упал, и вскоре стало проблемой время, необходимое для запуска следующей программы. Новее пакетная обработка программное обеспечение и методологии уменьшили эти "мертвые периоды" за счет постановки программ в очередь: были разработаны операционные системы, такие как IBSYS (1960). [3]

Сравнительно недорого перфорация карты или же бумажная лента писатели использовались программистами для написания своих программ в автономном режиме. Программы были представлены операционной группе, которая запланировала их запуск. Вывод (обычно распечатанный) был возвращен программисту. Полный процесс может занять несколько дней, в течение которых программист может никогда не увидеть компьютер.

Альтернатива, позволяющая пользователю напрямую управлять компьютером, обычно была слишком дорогой, чтобы ее рассматривать. Это было связано с тем, что пользователи могли длительное время вводить код, пока компьютер оставался бездействующим. Эта ситуация ограничивала интерактивное развитие тем организациям, которые могли позволить себе тратить вычислительные циклы впустую: по большей части крупные университеты. Студенты Стэнфорда сняли короткометражный фильм, в котором с юмором критикуют эту ситуацию. [4]

Совместное времяпровождение

Разделение времени было разработано из осознания того, что, хотя любой пользователь будет неэффективно использовать компьютер, большая группа пользователей вместе - нет. Это было связано со схемой взаимодействия: обычно отдельный пользователь вводил информационные пакеты, за которыми следовали длинные паузы, но группа пользователей то же время будет означать, что паузы одного пользователя будут заполнены активностью других. При оптимальном размере группы общий процесс может быть очень эффективным. Точно так же небольшие отрезки времени, потраченные на ожидание ввода диска, ленты или сети, могут быть предоставлены другим пользователям.

Первый проект по внедрению разделения времени пользовательских программ был инициирован Джон Маккарти в Массачусетском технологическом институте в 1959 г., первоначально планировалась модифицированная IBM 704, а затем дополнительно модифицированный IBM 709 (один из первых компьютеров, достаточно мощный для разделения времени). [15] Один из результатов проекта, известный как Совместимая система разделения времени или CTSS, была продемонстрирована в ноябре 1961 года. CTSS претендует на звание первой системы разделения времени и использовалась до 1973 года. Другим претендентом на первую продемонстрированную систему разделения времени был ПЛАТОН II, созданный Дональд Битцер на публичной демонстрации в Роберт Аллертон Парк недалеко от Университета Иллинойса в начале 1961 года. Но это была система специального назначения. Битцер уже давно говорил, что проект PLATO получил бы патент на разделение времени, если бы только Университет Иллинойса не потерял патент в течение двух лет. [16] JOSS начал службу разделения времени в январе 1964 года. [17]

Первой коммерчески успешной системой разделения времени была Дартмутская система разделения времени. [18]

Разработка

На протяжении конца 1960-х и 1970-х годов компьютерные терминалы были перенесены на крупные институциональные мэйнфреймы (централизованные вычисления systems), который во многих реализациях последовательно опрашивал терминалы, чтобы узнать, были ли доступны какие-либо дополнительные данные или действие было запрошено пользователем компьютера. Более поздние технологии межсоединений были прерывать управляемый, и некоторые из них использовали технологии параллельной передачи данных, такие как IEEE 488 стандарт. Как правило, компьютерные терминалы использовались на территории колледжей почти в тех же местах, что и настольные компьютеры или же персональные компьютеры встречаются сегодня. В первые дни появления персональных компьютеров многие из них фактически использовались как особо умные терминалы для систем с разделением времени.

С появлением микрокомпьютеров в начале 1980-х годов разделение времени стало менее значимым, поскольку отдельные микропроцессоры были достаточно недорогими, чтобы один человек мог иметь все Время процессора посвящены исключительно их потребностям, даже когда они простаивают.

Однако Интернет вернул популярность общей концепции разделения времени. Дорогие корпоративные серверные фермы стоимостью в миллионы могут обслуживать тысячи клиентов, использующих одни и те же общие ресурсы. Как и в случае с ранними последовательными терминалами, веб-сайты в основном работают в режиме всплесков активности, за которыми следуют периоды простоя. Такой характер пакетной передачи позволяет использовать услугу сразу для многих клиентов, обычно без заметных задержек связи, если только серверы не начинают сильно загружаться.

Бизнес с разделением времени

В 1960-х годах несколько компаний начали предоставлять услуги разделения времени как бюро обслуживания. Используемые ранние системы Телетайп Модель 33 KSR или ASR или Teletype Model 35 Машины KSR или ASR в ASCII окружающая среда и Пишущая машинка IBM Selectric-на базе терминалов (особенно IBM 2741) с двумя разными семибитными кодами. [21] Они подключатся к центральный компьютер к набрать номер Модем Bell 103A или акустически связанный модемы скорость 10–15 знаков в секунду. Более поздние терминалы и модемы поддерживали 30–120 символов в секунду. Система с разделением времени обеспечит полную операционную среду, включая различные процессоры языков программирования, различные программные пакеты, хранилище файлов, массовую печать и автономное хранилище. С пользователей взимается арендная плата за терминал, плата за часы подключения, плата за секунды процессорного времени и плата за килобайт-месяцы дискового хранилища.

Общие системы, используемые для разделения времени, включали SDS 940, то PDP-10, а IBM 360. Компании, предоставляющие эту услугу, включали GEGEISCO, IBM дочерняя компания Сервисное бюро корпорации, Тимшаре (основан в 1966 году), Национальный CSS (основана в 1967 году и куплена Dun & Bradstreet в 1979 году), Dial Data (куплена Tymshare в 1968 году), Болт, Беранек и Ньюман (BBN) и Time Sharing Ltd. в Великобритания. К 1968 году в США было 32 таких сервисных бюро. Национальные институты здоровья (NIH) в одиночку. [22] В Руководство Ауэрбаха по разделению времени (1973) перечисляет 125 различных служб разделения времени с использованием оборудования от Берроуз, CDC, DEC, HP, Honeywell, IBM, RCA, Univac, и XDS. [23]

Взлет и падение

Появление персональный компьютер ознаменовал начало упадка разделения времени. Экономика была такова, что компьютерное время из дорогостоящего ресурса, которым нужно было делиться, превратилось в настолько дешевое, что компьютеры можно было оставлять без дела в течение длительного времени, чтобы быть доступными по мере необходимости.

Rapidata в качестве примера

Великобритания

Time Sharing Limited (TSL, 1969-1974) - запущен с использованием систем DEC. ПЕРТ было одним из его популярных предложений. TSL был приобретен ADP в 1974 г.
OLS Computer Services (UK) Limited (1975-1980) - с использованием систем HP и DEC.

Компьютерная утилита

Начиная с 1964 г. Мультики операционная система была разработана как вычислительная утилита, по образцу электрических или телефонных сетей. В 1970-е годы Тед Нельсоноригинал "Занаду«Гипертекстовый репозиторий задумывался как такая услуга. По мере роста компьютерной индустрии казалось, что не произойдет такой консолидации вычислительных ресурсов, как системы с разделением времени. Однако в 1990-х эта концепция была возрождена в несколько измененной форме под знаменем облачные вычисления.

Безопасность

Разделение времени было первым случаем, когда несколько процессов, принадлежащих разным пользователям, работали на одной машине, и эти процессы могли мешать друг другу. [35] Например, один процесс может изменить общие ресурсы, на которые полагается другой процесс, например переменную, хранящуюся в памяти. Когда только один пользователь использовал систему, это могло привести к неправильному выводу, но с несколькими пользователями это могло означать, что другие пользователи могли видеть информацию, которую они не должны были видеть.

Чтобы этого не произошло, операционная система должна была применять набор политик, определяющих, какие привилегии каждый процесс имел. Например, операционная система может запретить доступ к определенной переменной определенному процессу.

Первая международная конференция по компьютерной безопасности в Лондоне в 1971 году была вызвана прежде всего индустрией разделения времени и ее клиентами. [ нужна цитата ]

Читайте также: