Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Multics - Инновационные идеи

Multics была одной из первых операционных систем, реализовавшей плоскую модель хранения данных, чётко разделявшая концепции файлов и памяти вычислительных процессов. Память вычислительных процессов состояла из сегментов, каждый из которых обладал своим адресным пространством. Для чтения или записи в сегменты вычислительный процесс использовал инструкции центрального процессора системы, а операционная система брала на себя всю заботу по сохранению изменённых данных на устройстве внешней памяти компьютера.

Таким образом, в Multics была спроектирована и реализована полностью централизованная файловая система, в которой файлы, физически располагающиеся на разных физических устройствах внешней памяти, логически объединяются в один централизованный архив или древовидную иерархическую структуру, промежуточными узлами которой являются именованные директории, а в листьях содержатся файлы.

В Multics была также спроектирована и реализована большая сегментно-страничная виртуальная память, позволившая использовать отображение файлов в сегменты виртуальной памяти. Иными словами, при открытии файла в виртуальной памяти соответствующего процесса образовывался сегмент, в который полностью отображался файл, располагающийся во внешней памяти. Дальнейшая работа с файлом происходила на основе общего механизма управления виртуальной памятью.

Одним из главных неудобств такого подхода, было ограничение размера сегмента до 256 * 1024 32-битных слов, что равно 1 Мегабайту. Поэтому для работы с файлами, большими по размеру, чем установленный лимит, должен был использоваться дополнительный код в исполняемых программах. Сами файлы, по размеру большие, чем 256 * 1024 32-битных слов, представлялись системой в виде ряда соединённых воедино сегментов.

Следует также сказать, что до появления больших баз данных и графических данных огромных объёмов данное ограничение по размеру файлов нарушалось крайне редко.

В системе Multics была впервые реализована и следующая инновационная идея — динамическое связывание исполняемой программы с библиотеками кода. Благодаря динамическому связыванию исполняемый процесс мог запрашивать у системы о подключении дополнительных сегментов к собственному адресному пространству, а именно сегментов, содержащих полезный код для исполняемой программы.

Таким образом программы смогли автоматически использовать внешние библиотеки кода, хранимые в отдельных сегментах, создавая при этом динамические связи с функциями, хранимыми в этих библиотеках. Динамическая связь с внешним исполняемым кодом создавалась всего один раз, во время первого вызова функции из библиотеки, и в дальнейшем могла быть использована повторно. Так как каждому пользователю в системе соответствовали отдельные процессы, то различные внешние библиотеки могли быть подключены к одной и той же программе, в зависимости от потребностей пользователя.

В равной степени важным являлось и то, что с правильной настройкой системы безопасности в Multics код из одного сегмента мог получать доступ к структурам данных, инициализированным в совершенно другом процессе. Для такого взаимодействия между пользовательскими и отдельными daemon-процессами процесс пользователя должен был динамически подключить сегмент кода, ассоциированный с этим процессом и вызывать находящиеся там методы. Код, находящийся в подключённом сегменте, мог напрямую работать с используемыми в демоне структурами данных. Когда вызванный код из подключённого сегмента заканчивал работу, выполнение возвращалось в пользовательский процесс через обычную процедуру возвращения из вызываемого метода.

Стоит заметить, что две приведённые выше идеи так до сих пор и не были реализованы в полной мере на сегодняшних самых распространённых операционных системах, несмотря на большое развитие компьютерной техники, начавшееся в 60-х годах; хотя в своей нынешней реализации эти идеи формируют то, что мы называем динамическими связями в компьютерных системах.

Отдельно стоит упомянуть о том, что система Multics поддерживала весьма агрессивную переконфигурацию всей системы «на ходу», позволяя подключать, отключать и настраивать центральные процессоры, блоки памяти, жёсткие диски и другие устройства, не останавливая при этом всю систему. Например в MIT во время профилактики системы Multics было обычной практикой разделять систему — которая была мультипроцессорной — на две, постепенно конфигурируя компьютерные устройства для создания двух независимых друг от друга систем. Одна из получившихся систем продолжала обслуживать всех подключённых пользователей, а другая позволяла проводить профилактику, установку новых устройств или обновление программного обеспечения. Когда все необходимые мероприятия завершались, систему вновь собирали в единое целое без всяких перезагрузок.

Как уже было упомянуто, система Multics могла работать на многопроцессорных компьютерах, по существу явившись одной из самых первых мультипроцессорных операционных систем.

Multics была также одной из первой систем, в которой большое внимание уделялось безопасности взаимодействия между программами и пользователями. Более того, Multics, возможно, была самой первой операционной системой, задуманной изначально и реализованной как безопасная, несмотря на то, что ранние версии системы Multics всё-таки неоднократно взламывались хакерами. Взломы системы приводили к доработкам системы безопасности, которые в конечном счете определили широко распространенные подходы к архитектуре безопасности в операционных системах, и сделали саму систему Multics более безопасной. Как только в систему было установлено электронное оборудование второго поколения со встроенной поддержкой привилегий пользователей, взломы системы Multics стали очень редким явлением.

Дополнительно к тому, что в Multics одной из первых была реализована иерархическая файловая система, имена файлов могли быть практически произвольной длины и содержать любые символы. Файл или директория могли иметь несколько имён; также были доступны для использования символьные ссылки между директориями.

Также в Multics был впервые реализован подход использования стеков для каждого вычислительного процесса в ядре системы, с отдельным стеком для каждого уровня безопасности вокруг ядра.

Multics также явилась одной из первых операционных систем, написанных на языке высокого уровня PL/I.