Evolutia sistemelor de operare

Evolutia sistemelor de operare

Evolutia diferitelor sisteme de operare s-a realizat, de-a lungul timpului, in concoedanta cu aparitia si evolutia diferitelor dispozitive hardware care au devenit ulterior parte integrate a sistemelor de calcul de orice tip. De-a lungul evolutiei sistemelor de operare si a sistemelor de calcul, caracteristici ale unuia dintre cele doua tipuri de sisteme de operare au determinat aparitia unor facilitate prin care aceste caracteristici sa isi gaseasca o utilizare in celalalt tip de sisteme.

Un exemplu simplu se refera la distinctia intre modurile utilizator si nucleu, distinctie pe care se bazeaza mare parte din activitatea si securitatea unora dintre sistemele de operare. Initial a fost oferit un suport software pentru aceasta facilitate. Curand aceasta facilitate a fost inclusa in principala componenta a unu sistem de calcul, procesorul.

In cele ce urmeaza, evolutia sistemelor de operare este privita din doua puncte de vedere distincte: pe de o parte, este urmarit modul in care evolutia sistemelor de calcul a determinat aparitia unor facilitate in sistemele de operare; pe de alta parte, este urmarit modul in care este realizata evolutia principalelor concepte legate de sistemele de operare.

Mai mult, poate fi pusa in evidenta o caracteristica comuna a celor doua puncte de vedere: fiecare familie de sisteme de calcul repeta, intr-o oarecare masura, evolutia familiei precedente de sisteme de calcul, cel mai clar exemplu actual fiind dat de evolutia sistemelor PC, de la sisteme simple, cu un singur utilizator, de regula capabile sa execute o singura lucrare la un moment dat si cu resurse hardware extreme de sarace si lente, pana la sistemele complexe utilizate in prezent, multi-utilizator, capabile sa execute un numar mare de lucrari simultan, capabile sa suporte o gama larga de resurse hardware, de cele mai multe ori extreme de generoase, insa lente raportat la viteza procesorului.

Evolutia Sistemelor De Calcul

Istoria dispozitivelor de calcul este, fara indoiala, foarte veche, existand un numar mare de astfel de dispozitive create de-a lungul timpului. Chiar daca este vorba despre anticul ABAC sau de incercarile de creare a unor masini diferentiale, probabil ca masina analitica a lui Charles Babbage reprezinta prima masina de calcul complexa.

Din nefericire Ch. Babbage nu a reusit sa-si vada masina functionand corespunzator datorita slabei precizii cu care puteau fii prelucrate la acea vreme componentele acestei "masini de calcul" din istorie: Ada of Lovelace, fiica lordului Byron, angajata de Ch. Babbage pentru a "programa" (sau, mai correct spus, pentru a manipula) masina sa analitica.

1 Prima Generatie De Calculatoare (1945-1955)

Primele masini de calcul au fost dezvoltate la mijlocul anilor 1940, in diferite locatii ale lumii, printer realizatorii acestor masini numarandu-se H. Aiken, J. von Neumann, P. Eckert sau K. Zuse. Primele sisteme de calcul foloseau releele mecanice, avand in consecinta o viteza extreme de scazuta si dimensiuni extreme de mari. Ceva mia tarziu releele sunt inlocuite cu lampi, sistemele rezultate fiind capabile sa execute instructiuni intr-o unitate de timp comparabila cu secunda!

Primele sisteme erau, de regula, "opera" unui singur grup de lucru, care era insarcinat nu numai cu construirea masinii de calcul, dar si cu programarea, operarea si intretinerea acesteia. Programarea unei asemenea masinii se realize de regula intr-un limbaj specific masinii, cu ajutorul unor switchuri cu care era dotat panoul frontal al masinii. Pentru asemenea masini erau complet necunoscute atat limbajele de programare fie ele de nivel inalt sau doar limbaje de asamblare, cat si sistemele de operare, chiar rudimentare.

Planificarea unei lucrari pentru o asemenea masina se realizeaza prin programarea operatorului pentru lucrul cu masina, fiecare operator avand la dispozitie de regula o felie de timp de cateva ore. Sarciniile tipice rezolvate cu ajutorul acestor prime sisteme erau calcule simple, oarecum directe, de regula tebele de valroi ale unor functii.

Modul greoi de operare a determinat aparitia, la inceputul nailor 1950, a cartelelor perforate si a dispozitivelor necesare manipularii acestora. Cartelele perforate au aus o oarecare imbunatatire in ceea ce priveste introducerea "programului". Totusi modul de operare ramane neschimbat pentru sistemele din aceasta generatie.

Modul de operare tipic pentru aceste masini era urmatorul:

Pentru inceput operatorul introducea programul in memorie, cu ajutorul panoului frontal (sau a consolei), instructiune cu instructiune; mai tarziu a fost posibila introducerea programului de pe cartel perforate sau. banda de hartie

Programatorul (de regula, tot operatorul), stabileste apoi adresa de start a programului si il lanseaza in executie.

Programatorul poate "monitoriza" executia programului cu ajutorul unor becuri dispuse in panoul frontal. In cazul aparitiei unor erori, programatorul inheie executia programului si analizeaza continutul memoriei si continutul registrilor pentru a decide modul de actiune pentru "repararea" programului.

Rezultatul executiei va fi listat sau, eventual, oferit pe cartel perforate pentru utilizarea ulterioara.

Prima generatie cuprinde calculatoarele construite intre anii 1944 si 1956, si este caracterizata de utilizarea tuburilor electronice ca element constructiv principal, care inlocuiesc relee electromagnetice. In aceasta perioada se construiesc in SUA calculatoarele Mark 1 si ENIAC.

Referat: Contabilitatea tertilor Referat: Structurarea elementelor de activ si pasiv dupa criterii financiare

Mark 1 a fost construit intre anii 1939 si 1944, aceasta masina de calcul era construita din comutatoare, relee electromagnetice si dispozitive mecanice, continand 750.000 de componente, avand 16 metri lungime, 2 metri si jumatate inaltime si cantarind 5 tone.

ENIAC - construit intre anii 1943 si 1946 in SUA. Acest calculator ocupa un spatiu de 150 mp si cantarea 30 tone. In constructia sa erau folosite 18.000 tuburi electronice, 70.000 de rezistente si 6000 de comutatoare, avand nevoie de o putere de 150 kW (suficient pentru a ilumina un mic oras), si efectua aproximativ 3000 de operatii pe secunda. Este primul calculator ce avea implementatao instructiune conditionata IF-THEN (daca-atunci).

Programarea acestor calculatoare se face in cod masina, ceea ce necesita un volum foarte mare de munca. Efectuarea calculelor este lenta, capacitatea de stocare a datelor este redusa (2 Kocteti), consum foarte mare de energie. Principala problema cu aceste calculatore era fiabilitatea foarte mica.

Succesorii lui ENIAC au fost:

EDVAC - Electronic Discrete Variable Automatic Computer (4000 de tuburi);

EDSAC - Electronic Delay Storage Automatic Calculator (1949 - 3000 de tuburi);

• UNIVAC I - Universal Automatic Computer (1951 - primul computer comercial);
• ILLIAC I (1949) - construit la Universitatea Illinois, primul computer detinut de o institutie academica.

2 Generatia A Doua De Calculatoare

Pe la mijlocul anilor 1950, odata cu introducerea tranzistorilor, au intervenit modificari majore in designul si operarea sistemelor de calcul. Aceste modificari au dus rapid la o separare clara intre designerii, constructorii, operatorii si programatorii unui system de calcul.

Masinile din a doua generatie de calculatore continua sa fie massive, putand functiona corespunzator doar intr-un mediu riguros controlat. Cartelele perforate continua sa fie mediul preferat de pe care sunt citite programele, scrise acum in limbaje mai putin dependente de masina (cum ar fi limbajul FORTRAN sau vreun limbaj de asamblare).

Timpii de operare pentru aceste sisteme sunt, in continuare, extreme de mari, operatorii fiind nevoiti sa "incarce" programul in memoria calculatorului, apoi sa incarce compilatorul necesar, daca este cazul, sa obtinarezultatele executiei, sis a listeze aceste rezultate. Atata vreme cat pregatirea programelor pentru executie si pregatirea datelor pentru listare se realizeaza pe masini sau in locatii diferit, timpii de operare sunt mult prea mari fata de costurile investitiei intr-un system de calcul.

Nevoia micsorarii timpilor de operare a determinat aparitia sistemelor cu procesare in loturi de lucrari(batch system) si, in paralele cu acestea, dezvoltarea benzilor magnetice ca support pentru depozitarea programelor.

Procesarea in loturi de lucrari presupune acum adunarea in prealabil a unui set de lucrari sitincte, lucrari care urmeaza a fi executate secvential intr-o singura sesiune de lucru. Pentru a micsora in continuare timpii de operare, pregatirea benzii cu lucrari si listarea rezultatelor acestora se realize off-line, pe un system de calcul dedicate, fara o legatura directa cu sistemul de calcul de baza.

Generatia a doua este reprezentata de calculatoarele construite intre anii 1957 - 1963 si este caracterizata de folosirea tranzistorului ca element constructiv de baza, ce inlocuieste tubul electronic. Deasemenea din anii 60 calculatoarele sunt dotate cu tastatura si monitor. Au viteza calcul mai mare, ajungand la mii de operatii pe secunda, utilizarea de memorii din ferita ceea ce duce la marirea capacitatii de memorare(32 Kocteti), apar limbaje de programare ca Fortan, Algol si Cobol. In aceasta perioada calculatoarele erau folosite in mare parte pentru calcule stiintifice. Aceasta perioada in evolutia calculatoarelor se caracterizeaza prin distinctia creata intre proiectanti, constructori, programatori si personalul de intretinere. Calculatoarele aveau nevoie de incaperi speciale, climatizate, pentru a se asigura parametrii de functionare, aceste masini de calcul fiind intretinute si exploatate de catre operatori calificati. Programele erau scrise in limbajul Fortran sau in limbaj de asamblare si erau imprimate pe cartele perforate. Programatorii duceau programul scris in camera de intrare si il inmanau operatorilor. Dupa ce programul era executat, operatorul aducea rezultatele de la imprimanta in asa numita camera de iesire, pentru a fi ridicate de catre programator. In acest moment existau doua variante: fie programul era corect si programatorul obtinea rezultatele dorite, fie trebuia depanat programul si reluat acest proces.

3 Generatia A Treia De Calculatoare (1965-1980)

Producatorii de calculatoare de la inceputul anilor 1960 urmau una dintre cele doua directii ale vremii:

Sisteme de calcul orientate spre cuvinte - destinate in principal realizarii de calculi complexe, stiintifice sau ingineresti;

Sisteme de calcul orientate spre caractere - mult mai ieftine, utilizate pentru rezolvarea unor lucrari de rutina, la acea vreme necesare in activitatea bancilor sau a societatilor de asigurare.

IBM, prin calculatoare din seria System/360, incearca sa se apropie de ambele directii, oferin sisteme de calcul de performante diferite bazate pe aceeasi arhitectura si set de instructiuni. In acest mod, clientii care alegeau un system mai ieftin puteau sa minimizeze costurile trecerii la un system performant.

Sistemele din seria 360 erau printer primele care foloseau circuite integrate, fiind astfel posibila o scadere considerabila a costurilor in parallel cu cresterea performantelor. Sistemele din generatia a treia s-au dovedit a fi destul de puternice pentru a rezolva lucrari massive, multe dintre aceste masini fiind in perfecta stare de functionare chiar si in prezent.

Sistemul de operare OS/360 trebuie sa raspunda unei provocari deosebite: deoarece se dorea ca toate masinile din seria 360 sa suporte orice bucata software scrisa pentru celelalte masini, sistemul de operare trebuia sa se supuna unor restrictii similar. Rezultatul a fost desiggur un sistem de operare masiv, care a necesitat munca a mii de programatori si care, inevitabil, a continut un numar imens de erori.

Dincolo de dezavantajele acestor prime sisteme de operare elaborate se gasesc tehnologiile care au fost introduce cu aceasta ocazie. Executia lucrarilor pe mai vechile sisteme de a doua generatie, de regula sisteme IBM 7094, presupune ca unitatea central este in asteptare atata vreme cat lucrarea curenta isi deruleaza operatiile de intrare/iesire.

Aceasta caracteristica tinde insa sa devina extreme de costisitoare atunci cand este vorba de lucrari care folosesc intens operatii de intrare/iesire (calculi stiintifice bazate pe volume mari de date de intrare si care genereaza cantitai de date de dimensiuni apropiata, generari de rapoarte in institutyii bancare sau de asigurari).

Generatia a treia de calculatoare (1964 - 1980) se caracterizeaza prin utilizarea circuitelor integrate in locul tranzistoarelor in constructia calculatoarelor. In aceasta perioada apar si circuitele integrate pe scara mica (SSI - Small Scale Integration) si medie (MSI - Medium Scale Integration).

Aceste calculatoare au viteze de lucru mari, capacitati de stocare mari, odata cu aparitia discului magnetic, utilizarea de limbaje de programare de nivel foarte analt ca Pascal, Lisp si Limbaje grafice, datorita dimensiunilor reduse s-au simplificat operatiile de instalare si exploatare.

In anul 1970 apare memoria statica de 256 biti RAM (Random Access Memory).

Tot in anul 1970 Intel proiecteaza si produce primul microprocesor, denumit Intel 4004. Acest procesor avea 2300 de tranzistoare si putea executa 60.000 operatii pe secunda. Primul microprocesor de uz general, denumit 8080, a fost produs de Intel in 1974, fiind un procesor pe 8-biti, cu 4500 tranzistori si putand efectua 200.000 operatii pe secunda. Alte procesoare din aceasta vreme au fost: Motorola 6800 si Z80. In aceasta perioada este lansat in SUA primul calculator destinat utilizarii casnica, deasemenea apare unitatea de memorie externa Floppy Disk-ul, apar primele jocuri pe calculator si apare sistemul de operare CP/M.

Treptat incepe deschiderea spre era calculatoarelor personale; astfel, in 1974 este lansat pe piata calculatorul Altair8800 cu urmatoarele caracteristici:

• Era bazat pe microprocesorul 8080;
• Fara tastatura, ecran, capacitate de stocare;
• Avea 4KB memorie, programabil prin intermediul unui frontal cu comutatoare.

In anul 1975 Bill Gates si Paul Allen fondeaza compania Microsoft si implementeaza limbajul de programare BASIC 0 pe calculatorul ALTAIR 8800, care devine primul limbaj de nivel inalt disponibil pe un calculator personal. In anul 1976 apare familia de calculatoare APPLE I si II care au tastatura si monitor.

4 Generatia A Patra De Calculatoare (dupa 1980)

Un nou punct important in dezvoltarea sistemelor de calcul si a sistemelor de operare se datoreaza dezvolatrii circuitelor integratepe scara larga, LSI (large Scale Integration), marcand aparitia si dezvolatrea microcalculatoarelor )ulterior microcalculatoarele au fost numite. calculatoare personale.

Istoria calculatoarelor personale incepe in 1974, odata cu aparitia procesorului Intel 8080. Primul system de operare scris pentru acest tip de procesoare a fost CP/M (Control Program for Microcomputers), creat in mare parte de catre G Kildall, ulterior fondator al Digital Research.

La inceputul anilor 1989, IBM dezvolta primele sisteme PC, IBM PC, care vor fii dotate cu un interpretor BASIC, scris de B. Gates pentru IBM. Pachetul BASIC/DOS a cunoscut o serie de imbunatatiri, gratie muncii lui T. Paterson rezultand sistemul de operare MS-DOS.

GUI (Graphical User Interface), unul dintre conceptele importante in evolutia interfetei cu utilizatorul, a fost inventata inca de la inceputul anilor 1960 de catre D. Engelbart. Primele masini care utilizau aceste facilitate erau cele de la XEROX Oarc.

Folosin ideile unei interfete grafice, S. Jobs dezvolta unul dintre primele microcalculatoare dotate cu o interfata grafica: LISA (Apple), urmat la scurt timp de Apple Macintosh,primul system "user-friendly". Succesul sistemelor Apple au determinat firma Microsoft sa dezvolte o interfata proprie, mai degraba un mediu graphic pentru rularea programelor MS-DOS.

Aceasta interfata a fost transformata in system de operare abia odata cu Windows 95. Windows NT, reprezinta un salt tehnologic fata de sistemele Windows precedente, in mare parte datorita faptului ca a fost rescris in intregime, sub conducerea lui D. Cutler, unul dntre creatorii sistemului de operare VAX VMS, de la care sunt imprumutate de altfel o serie de concept.

Sistemele de operare dezvoltate pentru microcalculatoare au beneficiat permanent de pe urma progresului tehnologic datorat sistemelor de dimensiuni mari. Cu toate ca exista suportul hard pentru multe dintre facilitatiile sistemelor de operare pentru sistemele mainframe, sistemele de operare pentru microcalculatoare au ignorant facilitatile apparent inutilela momentul dezvoltarii lor: primele sisteme PC erau sisteme monoutilizator, fara posibilitatea de interconectare a acestora. Prin urmare, sistemul de fisiere implementat in MS-DOS prefer sa nu ofere nici un fel de protectie. Din nefericire, ignorarea tehnologiilor existente a dus, de multe ori, la oferirea unor gauri de securitate pentru aceste sisteme.

5 Generatie A Cincea De Calculatoare (1990 -prezent

Calculatoarele din cea de-a cincea generatie) (1990 -prezent, se caracterizeaza prin constructia de calculatoare ce utilizeaza circuite integrate pe scara mare ultra larga, care accentueaza performantele generatiei anterioare

Calculatoarele viitorului se bazeaza pe utilizarea inteligentei artificiale, a circuitelor integrate specializate si a procesarii paralele. Exista unele aplicatii ale celei dea sasea generatii de calculatoare care sunt deja utilizate astazi, cum ar fi recunoasterea vorbirii, a amprentelor digitale, etc.            Procesarea moleculara si cuantica precum si nanotehnologiile se pare ca vor schimba fata calculatoarelor in urmatorii ani. Scopul principal al celei de-a sasea generatii de calculatoare este acela de a dezvolta echipamente capabile sa raspunda limbajului natural uman si sa fie capabile de invatare si organizare proprie. Caracteristica principala a acestor calculatoare este trecerea de la prelucrarea datelor la prelucrarea informatiilor.

In acelasi timp se pregateste unda unei revolutii biochimice care ar putea duce le aparitia unui un calculator molecular . Singurul lucru care ar ramine dupa aceea ar fi aparitia unui calculator viu cu o inteligenta artificiala vie, ce ar implica si atasarea unor structuri de tip ADN si ARN la un calculator molecular.

Daca primele patru generatii de calculatoare electronice au fost construite pentru calcule, chiar daca au fost utilizate treptat si pentru prelucrari simbolice, generatia a cincea va fi un procesor de informatie aproape sub orice forma utila omului (limbaj natural, voce, imagine) fara a se ridica insa la nivelul unui procesor mental deplin, din momentul in care nu putem pune semnul egalitatii intre IA si inteligenta naturala umana.