История операционных систем
Между набором схем, представляющим собой компьютер, и человеком находится несколько классов программного обеспечения, которые делают такое взаимодействие возможным. За десятки лет принципы такого взаимодействия в целом остались прежними, но изменилась концепция.
Самый низший класс программ, которые позволяют получить более или менее осмысленный отклик от оборудования, — это базовая система ввода- вывода (BIOS). Это простейший набор команд, который раз и навсегда записан в постоянное запоминающее устройство компьютера (ПЗУ). Необходимо отметить, что современные микросхемы BIOS поддерживают изменение кода программным путем. В некоторых операционных системах BIOS управляет практически всеми ресурсами компьютера.
Более высоким классом программ, которые позволяют человеку общаться с компьютером, являются операционные системы (ОС). В процессе работы компьютера ежеминутно возникает масса однотипных процессов, действий и задач, которые используются в каждом приложении. Например, вы работаете с текстовым процессором. Вы набираете текст, сохраняете его на жесткий или гибкий диск, печатаете его. Подобные действия применяются во многих программах и чтобы избежать выполнения этих задач каждым из приложений непосредственно, разрабатываются операционные системы, которые являются своего рода организаторами работы всего ПК и решающие конкретные задачи под управлением прикладных программ.
Эволюция операционных систем связана с эволюцией компьютерных технологий. Когда вычислительная мощность компьютеров была мала, основой работы всех программ, в том числе операционных систем, был программный код. Действия над данными совершались с помощью набора команд, которые могли объединяться в процедуры или модули. Набор команд обрабатывался специальной программой, постоянно находящейся в оперативной памяти — командным интерпретатором. Одновременно могла обрабатываться только одна программа или задача.
Например, для того, чтобы напечатать текстовый файл letter.txt в операционной системе DOS, пользователь должен был задать компьютеру примерно такую команду:
с:\>сору letter.txt lptl
Командный интерпретатор (в случае DOS — это command.com) "переводил" эту команду на понятный машине язык и запускал последовательность команд, которые открывали файл, считывали из него данные, посылали их на порт принтера, закрывали файл. Специальные программы обрабатывали данные, получаемые от устройств, которые выполняли эту работу, и сообщали о том, успешно ли была выполнена команда или нет. Для плодотворной работы на таких компьютерах от пользователя требовались хорошие знания команд операционной системы и глубокое понимание работы компьютера.
С увеличением вычислительной мощности компьютеров был реализован метод объектно-ориентированного программирования, который лежит в основе всех современных операционных систем. Суть этого метода заключается в том, что работа пользователя в такой операционной системе сводится к манипулированию виртуальными объектами, свойства которых схожи с реальными. Центральным объектом операционной системы становится документ. Его можно открыть, редактировать, удалить, переместить, скопировать, отправить по почте — совсем как в реальном мире. Пользователю совершенно не нужно знать, какие команды выполняет операционная система, когда он отправляет письмо на печать.
С появлением объектно-ориентированного метода в программировании изменился интерфейс "пользователь-компьютер". Если раньше это была унылая строка-"приглашение" DOS на черном экране или синяя панель Norton Commander, то теперь стало возможным внедрение графического интерфейса, который сделал работу с компьютером интуитивно понятной.
Следует остановиться еще на двух методах, являющихся неотъемлемой частью современных операционных систем. Это методы OLE и Drag-and-Drop.
? Метод OLE (Object Linking and Embedding — внедрение и связь объектов).
Каждому объекту (документу, рисунку, таблице) соответствует приложение, обрабатывающее этот объект. Например, текстовый документ обрабатывается программой MS Word, а электронная таблица — MS Excel. Когда пользователь, работая с документом в MS Word, пытается редактировать встроенную в документ таблицу, запускается приложение MS Excel, но пользователь этого не замечает. Таким образом, с помощью этого метода реализована преемственность и взаимосовместимость многих документов и файлов.? Суть метода Drag-and-Drop (буквально — "перетащи и положи") состоит в том, что практически любой объект можно "перетаскивать" с помощью мыши, выполняя таким образом копирование, перенос, удаление.
Графический интерфейс, объектно-ориентированный подход и методы OLE и Drag-and-Drop при разработке операционных систем впервые были реализованы в середине 80-х годов XX века программистами компании Apple Computers в операционной системе MacOS. Их операционная система была одной из первых, в которой реализован принцип многозадачности. Это означает, что на одном компьютере выполняется множество задач, например, можно работать с документами, слушать музыку, форматировать дискету, забирать почту через Internet — и все это одновременно.
Существует несколько видов многозадачности — кооперативная и вытесняющая. Кооперативная многозадачность была реализована в более ранних версиях операционных систем, в том числе в Windows 3.x. При ней все запущенные приложения образовывали очередь и "опрашивали" систему на предмет выделения ресурсов. Если какое-либо приложение "опрашивало" систему чаще, чем другие, то выполнялось только оно, а остальные попросту занимали оперативную память, отнимая тем самым ресурсы у системы и замедляя работу в целом.
В более новых системах (Windows 95 и далее) реализована вытесняющая многозадачность. Это означает, что система сама передает управление тому или иному приложению. Заканчивающие работу приложения плавно вытесняются и их ресурсы передаются активным приложениям. В такой ситуации ресурсы системы эффективно распределены между приложением, с которым пользователь работает непосредственно (например — редактирование текста или чтение почты), и теми приложениями, которые работают в фоновом режиме (это может быть прослушивание музыки, копирование файлов или еще что-либо).
В многозадачных операционных системах выполняемые программы образуют поток данных. От того, как система умеет обрабатывать потоки данных, зависит ее эффективность и скорость работы.