Bevezetés - Történelemaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/03-Tortenelem.3.1.pdf2005. szeptember 30, 07:13 Bevezetés - Történelem 2. oldal B a l o g h, L ő r e n t e y: A r c h i t e

B

alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Architektúrák ésoperációs rendszerek:Bevezetés - Történelem

Balogh ÁdámLőrentey Károly

Eötvös Loránd TudományegyetemInformatikai Kar

Algoritmusok és Alkalmazásaik Tanszék

Bevezetés - Történelem2005. szeptember 30, 07:13 2. oldal B

alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1. Bevezetés2. A számológépek története3. A számítógépek kezdetei4. Elektroncsöves gépek (1. generáció)5. Tranzisztoros gépek (2. generáció)6. Integrált áramkörök (3. generáció)7. A mikroprocesszor (4. generáció)8. A jövő számítógépei

Tartalomjegyzék


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Félvezetők• A germánium és szilícium kristályok érdekes fizikai

tulajdonságokkal rendelkeznek– Tiszta állapotban szigetelők (négy kovalens kötés)– Ha a kristályrácsot foszforral, arzénnel szennyezzük, a

szennyező atomok extra elektronjai a kristályt közepes vezetővé változtatják• N-típusú félvezető

– Bórral vagy galliummal szennyezve a kristályt elektronhiányok, „lyukak” keletkeznek, melyek a szomszédos elektronok átugrásával vándorolhatnak a kristályban• Ismét vezető anyagot kapunk• P-típusú félvezető

– Más félvezető anyagok: gallium arzenid, gyémánt• A kék színű gyémántok természetes p-típusú félvezetők


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Félvezető diódák• Ha N és egy P típusú réteget egymás mellé helyezünk

(NP-átmenet), diódát kapunk• A kétfajta félvezető típusban másfajták a töltéshordozók– Többlet-elektronok, vagy elektron-hiányok– Az átmeneten keresztüli diffúzióval ellenkező típusú

töltéshordozók is bejuthatnak az anyagba– Ha két ellenkező típusú töltéshordozó találkozik, kioltják egymást

(rekombinálódnak)

n-típusú p-típusú

e-

e-

e-e-

e-+

+ +

++

+

+e-

e-

anódkatód


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Félvezető diódák• A n-típusra pozitív, a p-típusra negatív feszültséget

kapcsolva a töltéshordozók eltávolodnak egymástól– Az elektronok a pozitív kivezetésen távoznak– A hiányok a negatív pólusról érkező elektronokkal

rekombinálódnak– A félvezető „kiürül”, szigetelővé válik• Az átmenet körül jókorára nő a töltéshordozók nélküli kiürített réteg

n-típus p-típus

e-

e-

e-

e-

e- + +

+

++

+

+e-

e- e-

e-

e-

+ -anódkatód


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Félvezető diódák• Fordított helyzetben a töltéshordozók az elektródáktól

távolodva az NP-átmeneten keresztül rekombinálódnak– A negatív elektróda folyamatosan új elektronokat szolgáltat– A pozitív elektróda a kristályból magához ragadhat elektronokat,

így új hiányok keletkeznek– A folyamatos rekombináció állandó elektromos áramot eredményez– A kristály vezetővé válik– A folyamat elindításához a két láb között 0.6 V nyitófeszültség

szükséges

n-típus p-típus

e-

e-

e-e-

e-+

+ +

++

+

+

e-

e-

+e-

e-++-

e- e-

RekombinációRekombináció anódkatód


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A tranzisztor• Erősítésre és kapcsolásra egyaránt használható

szilárdtest félvezető eszköz• 1947: J. Bardeen, W. H. Brattain és W. B. Shockley

(Bell Laboratórium)– 1934 óta kísérleteztek félvezető

anyagokkal– A tranzisztor a modern kor

egyik legjelentősebb találmánya• A nyomdagéppel és a telefonnal

összemérhető• Kezdetben mégsem vert fel nagy port• A zsebrádiók megjelenése jelentette

tömeges elterjedését

– 1956: Fizikai Nobel-díj


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A tranzisztor• Bipoláris rétegtranzisztor (Bipolar junction transistor, BJT)– Három váltakozó típusú félvezető réteg•A középső réteg csak pár atom vastagságú, membránszerű•NPN vagy PNP típusú tranzisztor

– Szembefordított diódákra emlékeztet– Első pillantásra nem folyhat áram át rajta– Három kivezetés, rendre emitter (E), bázis (B) és kollektor (C)

B

C

EB

C E

N NP


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A tranzisztor• A tranzisztor alapállapotában az np/pn átmenetek körüli kiürített

rétegek megakadályozzák, hogy elektronok kerüljenek az emitterről a kollektorra– A B-C átmenet zárt állapotú, áram nem folyik– A E-B átmeneten nincs elég feszültségkülönbözet, hogy

meginduljon a töltéshordozók rekombinációja

B

C E

N NP

+

-

10 V

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

+

+


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A tranzisztor• A bázis-emitter átmenetre nyitófeszültséget kapcsolva az átmenet kinyit– Megindul a töltéshordozók áramlása a B-E lábak között– A magas kollektorfeszültség térereje a kollektorhoz vonzza a bázisba került

elektronok többségét– Az elektronok átjutnak a (továbbra is zárt állapotú) B-C átmeneten– Finom kvantumfizikai megfontolások– A C-E áram akár néhány százszorosa is lehet a BE áramnak

• Összefoglalva: a bázisra kapcsolt feszültséggel vezérelhetjük a kollektor és az emitter között folyó áram erősségét

B

C E

N NP

+

-+ -

0.6 V

10 V

e-e-

e-

e-

e- e-e-

+


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A tranzisztor


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A tranzisztor• A tranzisztor előnyei:– Kis fogyasztás (v. ö. a vákumcsövek katódfűtésével)– Rendkívüli megbízhatóság– Igen magas kapcsolási sebesség– Kis méret, strapabírás

• Digitális rendszerekben ma már főleg egy másik, újabb tranzisztor-technológiát alkalmaznak– Térvezérlésű tranzisztor (Field Effect Transistor, FET)– 1960, MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)– Jóval egyszerűbb gyártási technológia– Energiatakarékos működés, statikus állapotban nem folyik áram– Minél kisebb, annál jobbak a működési paraméterei (mikrométeres

léptékig)


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Kitérő: az első tranzisztoros zsebrádió

• Regency TR-1 (1954) vs. iPod mini (2004)

http://flickr.com/photos/ousby/42800856/


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1959: Első tranzisztoros számítógépek• IBM 7090 nagygép– Tudományos és mérnöki

feladatokra– 32768 db 36 bites szó,

ferritgyűrűs memória– Adatcsatornás I/O– A Dr. Strangelove c. film egyik

szereplője

• IBM 1401 középgép– Ügyviteli célú, decimális

számítógép– Az akkori idők legnépszerűbb

számítógépe (12000 eladott példány)


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1960: IBM 1620• Az IBM 650 leváltására– Érdemes összehasonlítani a méreteket!– Viszonylag nehézkesen programozható gép, durva tervezési

hibákkal (Dijkstra)


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Ferritgyűrűs memória• Mágneses elvű adattároló eszközök– Operatív tár céljára használták– Véletlen elérésű memória (RAM)– Nagyjából 1-10 MHz sebesség

• Vezetékháló kereszteződéseibe szőtt apró ferritkarikák– Egy karika mágnesezettségi állapota = egy bit– Egy karika állapotát a rajta kereszteződő két vezetékre egyszerre

érkező áram tudja csak átbillenteni• Az áram irányától függ a beállított bit értéke• A mágnesezettség az áram kikapcsolása után is megmarad

– Kiolvasás a 0 állapotba billentés során keletkező induktív áramimpulzus mérésével• Ezt egy harmadik kábelen figyelték (sense)• A kiolvasás elrontja az állapotot; utána visszaírás szükséges


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Ferritgyűrűs memória• Ára kezdetben 1$/bit, végül

0.01$/bit • Mindvégig kézzel szőtték

• 1970-es évekig elterjedt használatban maradt

• Kikapcsolás után is megőrzi adatait


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Digital Equipment Corporation• 1957-ben alapított cég, Ken Olsen (MIT)• 1980-ra a világ második legnagyobb

számítógépgyártója– Számos nagyszerű hardver- és szoftvertermék– Híres és népszerű miniszámítógép-sorozatok– Rendkívül igényes tervezés• 1960: PDP architektúra• 1976: VAX architektúra, VMS operációs rendszer• 1992: Alpha processzor

• Végzet: zárt üzletpolitika, saját megoldások erőltetése– Jellegzetes példa: DECnet vs. TCP/IP– 1998-ban a Compaq felvásárolja– 2002-ben aztán a Compaqot veszi meg a Hewlett-Packard


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1960: DEC PDP-1• Programmed Data Processor - 1 – A Digital első számítógépe– 5Mhz, 0.1 MIPS, 4096 szavas memória, 18 bites szavak– 100-200000 $, a cél az IBM hasonló gépeinek alábecslése

• Első interaktív, sororientált szövegszerkesztő programok– Programok bevitele kényelmetlen módon, lyukszalagon történt– Volt viszont hozzá egy jó minőségű távírógép (teletype)• Expensive Typewriter• TECO (Text Editor and Corrector)– A vi és az Emacs megjelenéséig a legnépszerűbb programozói editor

(az Emacs közvetlen elődje)

• Az első számítógépes videojáték: Spacewar– Katódsugárcsöves megjelenítőn– GNU/Linux rendszereken gyakran ma is megtaláljuk egy változatát


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1960: DEC PDP-1


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Az operációs rendszer• Az első számítógépek semmilyen operációs rendszerrel

nem rendelkeztek– Egyszerre egy programot futtattak– A futó program teljes uralmat gyakorolt a hardver felett– Az operátor egyesével adagolta a futtatandó programokat• Programváltás vagy I/O közben a gép processzora kihasználatlan

maradt• Egy kézi szalagcsere sok időt felemészthet!

– Az erősen korlátos tárkapacitás és teljesítmény kezdetben nem is tette volna lehetővé a gazdaságosabb működtetést


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Az operációs rendszer• 1950-es évek: első operációs rendszer-csírák– A program indítására, a kimenet/bemenet könnyebb

kezelésére hamarosan rutingyűjteményeket kezdtek írni• A rutinokat mindig hozzácsapták a programokhoz

– A (drága) gépidő kiszámlázását is meg kellett oldani• A számlaadatokat az illetéktelen beavatkozástól védeni kellett• Felmerült az igény, hogy a felhasználói programok ne tehessenek meg

bármit a gépen

• Hamarosan a rutingyűjtemény kezdte mind inkább átvenni a gép irányítását– Folyamatosan a memóriában maradt, két job között is– Önmaga intézte a felhasználói programok betöltésének

kitakarításának feladatait, közben számlázott– A programozók helyett főállású operátorok kezelték a gépet


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Multiprogramozás

• Hogyan lehet a jobváltások, I/O várakozások miatti rossz processzor-kihasználtságon javítani?–Ötlet: tartsunk egyszerre több programot

készenlétben, és ha az éppen futó folyamat befejeződik, vagy I/O-ra kezd várni, azonnal kapcsoljunk át egy másik folyamatra–Neve: multiprogramozás, 1950-es évek vége–Ha az aktuális folyamat hosszú ideig nem kezd I/O-

ba, folyamatosan magánál tartja a processzort•A többi folyamat ilyenkor hosszú ideig nem jut szóhoz•Kötegelt feldolgozás• Interaktív rendszereken nem elfogadható


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Időosztásos rendszerek; a CTSS

• Időosztásos rendszerek–Több felhasználó egyidejű interaktív kiszolgálására–Váltogassunk sűrűn a folyamatok között

• 1957: CTSS, Compatible Time-Sharing System– John McCarthy •Már ismerős név, a LISP megalkotója

– IBM 7094-re–A FORTRAN Monitor Systemmel (FMS) kompatibilis•Korábbi kötegelt operációs rendszer•A CTSS eredeti FMS-t futtatott egy virtuális gépben•A folyamatok sebességén alig érezhető volt a változás

– Felhasználók közti email!


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A második generáció, összefoglalás

• 1960-as évek első fele• Jelentős méretcsökkenés– 1. generáció: szobányi területű, többtonnás

monstrumok– 2. generáció: íróasztal méretű, barátságos gépek

• Az árak még mindig viszonylag magasak–Egyetemek, kutatóintézetek–Kormányzati hivatalok–Nagyobb cégek


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1. Bevezetés2. A számológépek története3. A számítógépek kezdetei4. Elektroncsöves gépek (1. generáció)5. Tranzisztoros gépek (2. generáció)6. Integrált áramkörök (3. generáció)7. A mikroprocesszor (4. generáció)8. A jövő számítógépei

Tartalomjegyzék


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Integrált áramkörök

• 1959: az integrált áramkör feltalálása– Jack Kilby (Texas Instruments) és

Robert Noyce (Fairchild Semiconductor), egymástól függetlenül– Több áramköri elem ugyanazon a

félvezető lapkán

• Nagyüzemi gyártási technológia– Milliárd dolláros gyártósorok– Alap: nagyméretű félvezető egykristály (300 mm) – Fotolitográfiai eljárás• A látható fény hullámhossza ma már túl nagy, UV-fény

– Adott tulajdonságú réteg felvitele, felesleg lemarása• Az eljárást akár több tucatszor ismétlik, míg ki nem alakul a kész

szerkezet


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Integrált áramkörök• 1960-65: Small-Scale Integration, SSI– Néhány tucat, szemmel is látható elem, egy-két logikai kapu– Az Apollo űrprogram fontos hajtóerő és pénzforrás volt

• 1965-75: Middle-Scale Integration, MSI– Több száz, mikroszkóppal megfigyelhető elem– Alrendszerek egyetlen lapon

• 1975-80: Large-Scale Integration, LSI– Több tízezer elem, elektronmikroszkóp– 3-4 chip elég egy zsebszámológéphez

• 1980-napjaink: VLSI, ULSI, stb.– Több millió elem egyetlen 1cm2-nyi chipen– Nanométeres precizitás, sok száz chip egyetlen kristályszeleten– Akár teljes számítógépek egyetlen chipen


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1964: IBM System/360• Az IBM forradalmi gépcsaládja– Minden idők legdrágább számítógép-fejlesztése• 5 milliárd USA dollár• Az IBM a saját fennmaradását tette kockára

– Fő tervezőmérnök: Gene Amdahl– Forradalmi koncepció: egymással kompatibilis, különböző

teljesítményű és árú számítógéptípusok• Az egyikre készült programok a másikon is változtatás nélkül

futtathatóak• Az architektúra (platform) mint önálló koncepció megjelenése• Korábban minden új, nagyobb teljesítményű gép megvételekor

előlről kellett kezdeni a szoftverfejlesztést– A vevő ha kinőtte is régi gépét, nemigen szánta el magát a cserére– A kompatibilitás napjainkig a számítógép-gyártók üzleti sikerének

kulcsa


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1964: IBM System/360• Az S/360 örökségei:– Nyolcbites bájtok, bájtcímzésű memória– 32 bites szóhosszúság– Kettes komplemens aritmetika– Szegmentált és lapozott virtuális memória•Az S/360-on 24-bites címtartomány

– Mikrokód– Lebegőpontos utasításkészlet (az IEEE 754 elődje)– EBCDIC karakterkészlet•Nem volt elég idő az ASCII támogatás megoldására•Az IBM nagygépeken napjainkig megmaradt


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1964: IBM System/360


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1964: IBM System/360


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1964: IBM System/360• Tipikus mainframe számítógépek• A gépcsalád 1977-ig kereskedelmi forgalomban maradt• Közvetlen leszármazási út a mai IBM nagygépekhez:– 1971: IBM System/370• Teljes körű virtuális memória támogatás•Kétprocesszoros SMP

– 1990-es évek, napjaink: IBM System/390•Névcsere: zSeries, majd újabban System z9•Akár egyszerre 54 processzor– CPU meghibásodások felismerése és elhárítása– Becsült átlagos meghibásodások közti idő: 40 év!

•Az 1964-es 24-bites programok ma is futnak


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1966: OS/360• Az IBM S/360-hoz kifejlesztett operációs rendszer– Kifejlesztése óriási munka volt („kétezer matematikus”)– Sokat késett, első változatai (PCP, MFT) csak 1966-ban

készültek el• Lásd Frederick P. Brooks: The Mythical Man-Month• Primary Control Program, szekvenciális, kötegelt feldolgozás• Multiprogramming with a Fixed number of Tasks, rögzített számú

folyamat, fixen particionált memória • 1967: MVT, Multiprogramming with a Variable number of Tasks,

rugalmas, dinamikus időosztás és memóriakiosztás• Utódai: MVS, OS/390, és a mai z/OS

– Míg készült, ideiglenes operációs rendszereket használtak• BOS, TOS, DOS (Basic-, Tape- és Disk Operating System)• A DOS utódait (DOS/VSE, VSE/ESA, VM/ESA, z/ESA) ma is használják


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1968: DEC PDP-10

• 1968: PDP-10 miniszámítógép–Az 1963-as PDP-6 fejlettebb változata– 36 bites szóhossz, 32768 szavas ferritgyűrűs memória–Executive és User üzemmód az akkoriban megjelenő

ún. „operációs rendszerek” támogatására• User módban I/O eszközök nem használhatóak, és a

címtartomány két felének csak egy-egy állítható szelete elérhető• Alsó szelet: munkaadatok + verem; felső szelet: csak olvasható,

folyamatok közt megosztott kód

–Gyári operációs rendszer: TOPS-10• Az egyik első példa a gyártó által szolgáltatott

szoftverre• A VMS és a Windows NT távoli felmenője


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1968: DEC PDP-10


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1968: DEC PDP-10

• A PDP-10 sorozatot egészen 1983-ig gyártották• A TRON című film (Disney, 1982) számítógépes

grafikáit egy PDP 10-klónon (Super Foonly F-1) számolták• A PDP-10 köré az MIT-n

gazdag buherátor-kultúraszerveződött–ITS operációs rendszer–A mai szabadszoftver-közösség ősképe


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

ITS

• 1969: The Incompatible Timesharing System– MIT fejlesztésű PDP-10 operációs rendszer– A CTSS nevének humoros eltorzításából

• Vívmányai:– Eszközfüggetlen grafikus megjelenítés– Virtuális, szoftveresen emulált perifériák– Az első hálózati fájlrendszer– Faszerkezetbe szervezett folyamat-hierarchia

• Erősen bízott a felhasználók jóindulatában– Nem volt jelszavas belépés, bárki bárkinek nevében beléphetett– Bármelyik felhasználó bármikor leállíthatta az egész rendszert– Semmiféle fájlvédelem, bármely fájl szabadon változtatható volt


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1978: A Digital VAX

• Virtual Address Extension–A korábbi PDP-11-es sorozat 32 bites kiterjesztése–Virtuális címzés, lapozás–Az ún. CISC rendszerek mintapéldája

• Egészen 2001-ig gyártották• Operációs rendszerek:–Digital VMS, BSD UNIX, újabban *BSD és Linux is

• ludens.elte.hu: 1992 óta működő VMS szolgáltatás– ludens.elte.hu, az ELTENET indulásával egyidőben–Ma már nem VAX, hanem Alpha architektúrájú


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

1978: A Digital VAX


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Digital VMS• A VAX architektúrával párhuzamosan bevezetett,

általános célú operációs rendszer– Rendkívül jó fürtözési technológia• Elosztott operációs rendszer• Szimmetrikus és aszimmetrikus SMP• Beépített hálózatkezelés– Hálózaton keresztüli munkamegosztás

– Gazdag fájlkezelési képességek• Nagy megbízhatóságú, hibatűrő osztott fájlrendszer• Integrált adatbázis-lehetőségek

– Kiváló security paraméterek– Jól bővíthető, fejlett parancssori nyelv (DCL)

• Később a VAX-ot leváltó Alpha architektúrára és pár éve Intel Itaniumra is átültették


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Multics• Multiplexed Information and Computing Service• Különlegesen nagy hatású operációs rendszer– 1964: MIT, General Electric (később Honeywell) és a Bell

Labs kezdeményezése– 1969: A Bell Labs kiszáll a projektből•A projekt egyes résztvevői a UNIX-on kezdtek dolgozni

– Kereskedelmileg nem volt sikeres•Mindössze kb. 80 installáció• Túl bonyolultnak, túl nagynak tekintették

– Forradalmi újdonságai a későbbi fejlesztésekre döntő befolyással voltak–A Honeywell 1985-ig folytatta a fejlesztést•Az utolsó Multics gépet 2000-ben állították le Kanadában


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Multics• A Multics egyes ötleteit a mai modern operációs

rendszerek is csak részben implementálják• Vízió: a számítási kapacitás közüzemi

szolgáltatásokhoz hasonló terjesztése– Magas rendelkezésre állás– Moduláris szoftver és hardver felépítés– Szükség esetén akár menet közben is új processzorok, több memória

csatlakoztatása– A felhasználók egymástól való izolációja, ugyanakkor rugalmas

kommunikációs eszközök biztosítása

• Dinamikus kötés (dynamic linking)– Futás közben új futtatható rutinok kapcsolhatóak a folyamat

címtartományába, akár más folyamatból is– Nemcsak szabvány rutinkönyvtárakra, hanem kommunikációra is szolgál


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

Multics• Biztonsági megfontolások már a kezdetektől– Réteges felépítésű rendszer, hagymaszerűen egymásba ágyazott

privilégium-szintek– Hozzáférés-vezérlő listák (ACL) minden fájlon

• Magasszintű programozási nyelv– Az egész operációs rendszert PL/1-ben írják– Gépfüggetlenség

• Egyszintű, homogén tár– Szakítás a hagyományos, hierarchikus tár-képpel– A programok szempontjából nincs különbség a memória és a háttértáron

lévő fájlok között– Fájl I/O egyszerű memóriahivatkozással történhet– Hierarchikus fájlrendszer, hosszú fájlnevek, linkek


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

UNIX

• Hordozható, időosztásos, többfelhasználós általános célú operációs rendszer– 1969, Ken Thompson, Dennis Ritchie, Douglas McIlroy •AT&T Bell Labs• Eredetileg PDP-7, majd PDP-11 assembly nyelven

– A név a Multics „kasztrált” változatára utaló szóvicc•Unics, Uniplexed Information and Computing System

– Igen erős szövegfeldolgozó képességek– A Bell Labs szabadalmi beadványait dolgozták fel vele– 1973: A UNIX-ot átírják a kifejezetten e célra megalkotott C

programozási nyelvre•Kompakt, hordozható kód•Az AT&T a UNIX forráskódját is licenszelte


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A UNIX eredményei• A UNIX a Multics mellett a legnagyobb hatású

operációs rendszerek egyike–Alapfilozófiája az egyszerűségre törekvés• „Csak egy dolgot csinálj, de azt csináld rendesen”• cat file.txt | tr -s ʺ \tʺ ʺ\nʺ | sort | uniq -c | sort -nr | head -10

–Drasztikusan leegyszerűsített fájlrendszer• Komplex rekordszerkezetek helyett egyszerű, egységes

bájtsorozatok• A periférikus eszközök a fájlrendszerből speciális fájlokként

látszanak• Szövegorientáltság (8 bites ASCII mindenütt)• Csővezetékek (pipe)


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A UNIX eredményei• További UNIX eredmények:–A C programozási nyelv• Napjaink legnépszerűbb nyelvcsaládja

–Multix elemeinek népszerűsítése• Egyszerű folyamatként futó parancsértelmező• Tetszőleges mélységű könyvtárszerkezet

–A TCP/IP protokollcsalád megjelenése olcsó számítógépeken• Lehetővé tette az Internet korának eljövetelét• Email (CTSS, 1957), WWW (Tim Berners-Lee, CERN, 1991)

–A szabadszoftver mozgalom elindulása–Operációs rendszerek szabványosítása•X/Open, POSIX, Single UNIX Specification


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

UNIX Történelem: AT&T UNIX-ok

• 1979: UNIX Version 7, utolsó kutatói változat• 1982-89: AT&T kereskedelmi változatok• 1989: UNIX System V Release 4• Mai közvetlen leszármazottak:– Sun Microsystems Solaris operációs rendszere– SCO OpenServer, SCO UnixWare

• Óriási népszerűség–Millió párhuzamos fejlesztés, variáns, változat– IBM AIX, HP-UX, SGI Irix, –Érdekesség: Microsoft Xenix (1980)


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

UNIX Történelem: BSD• A kutatói UNIX változatok forráskódját előszeretettel

használták oktatási célokra– Az egyetemeken tovább is fejlesztették– A Kaliforniai Berkeley Egyetem saját

változatokat adott ki• Berkeley Software Distribution, BSD

• 1978, 2BSD: Bill Joy: C shell, vi editor• 1983, 4.2BSD: TCP/IP– A UNIX lett az első elterjedt OS TCP/IP-támogatással– Az Internet révén a UNIX óriási jelentőségre tett szert

• A nyolcvanas évek végére az AT&T kezdte elviselhetetlenül drágán adni a licenszjogokat– Mindeddig minden BSD UNIX-hoz AT&T licenc is kellett– Felmerült az igény egy AT&T független UNIX rendszer iránt


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A UNIX per• 1991: Net/2, egy szinte teljes UNIX rendszer, AT&T kód

nélkül– Szabadon terjeszthető és felhasználható

• 1992: Az AT&T bepereli a Berkeley egyetemet– A bíróság leállítja a terjesztést– 1994: megegyezés a BSD javára– 1995: 4.4BSD-Lite Release 2, utolsó Berkeley kiadás

• 1995-től: közösségi fejlesztés– FreeBSD: Intel alapú, felhasználóbarát, nagyteljesítményű– NetBSD: extrém hordozhatóság (54 platform)– OpenBSD: kriptográfiai eszközök, security (OpenSSH)

• Rendkívül liberális terjesztési és felhasználási feltételek– Példa: a Microsoft Windows hálózati implementációja is BSD-alapú


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

UNIX családfa (részleges)

• A különböző UNIX rendszerek leszármazási viszonyai már-már követhetetlenek


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A GNU projekt• 1983, GNU is Not UNIX– Richard Stallman, MIT– Megelégelte a felhasználók kezeit megkötő

szoftver-licenszeket– Kezdeményezést indított egy minden

megkötéstől mentes teljes operációs rendszerlétrehozására

– Első programok: az Emacs editor, C fordító (GCC), debugger (GDB)

• 1990-re már szinte a teljes eszköztár kész volt, már csak a tulajdonképpeni operációs rendszer, a kernel hiányzott– A BSD UNIX ideális lett volna, azonban az

AT&T pere meggátolta használatát


alog

h, L

őren

tey:

Arc

hite

ktúr

ák és

ope

ráci

ós re

ndsz

erek

– 2

005–

2006

. első

félév

A GNU/Linux• 1991: A Linux kernel– Linus Torvalds, Finnországban született, de

svéd anyanyelvű egyetemi hallgató– Tanenbaum Minixétől ihletet kapva elkészíti és

közzéteszi saját PC-n futó UNIX-klónjának első, kezdetleges változatát

– Az Internet programozói közössége hamar felkapja a projektet, lelkes amatőrök fejlesztik tovább, Torvalds irányításával

– Mára több tucat architektúrán futni képes, komoly cégekbevonásával fejlesztett versenyképes operációs rendszerrénőtte ki magát

– IBM nagygépektől (z/VM) kéziszámítógépekig• A Linux kernel csak a GNU eszközökkel kiegészítve válik

használható operációs rendszerré: GNU/Linux– Debian GNU/Linux disztribúció: 1400 önkéntes, 15300 szabad szoftvercsomag,

230 millió programsor – valószínűleg a világ legnagyobb programrendszere

Documents

Bevezetés - Történelemaries.ektf.hu/~emod/bevinfo/03-Tortenelem.3.1.pdf2005. szeptember 30, 07:13 Bevezetés - Történelem 2. oldal B a l o g h, L ő r e n t e y: A r c h i t e