Multiprogrammering og operativsystemer i Danmark 1967-75 Søren Lauesen IT-University of Copenhagen E-mail: slauesen@itu.dk http://www.itu.dk/people/slauesen/ Marts 2010
2. Interrupt - multiprogrammering (Lauesen: Forelæsningsnoter 1969) Fx disktransport slut, tidssignal hver 20 ms. Testes efter hver ordre. Ved interrupt: Gem registre. Hop til monitor. Vælg et passende program. Fortsæt med det. Programmerne kører tilsyneladende samtidig.
3. Udelelighed, fx fortløbende ID (Lauesen: Forelæsningsnoter 1969) Typiske løsninger i processtyring: Og hvad så? Kig hver 20 ms. Eller spær for alle interrupts imens. Dijkstra's løsning 1965: Wait(semaphore). Se og opdater. Signal(semaphore).
4. Formål med multiprogrammering Priser ca. 1968 omregnet til nutidskroner ca. 2009: En computer: 4.000.000 nutidskroner En computertime: 6.000 nutidskroner Formål: 1. Udnyt disk-ventetid, etc. til at udføre et andet program. 2. Reagér på fysiske hændelser, fx temperatur for høj. 3. Time-sharing: mange brugere skiftes til en bid af kagen. Ordre fra Niels Ivar Bech, ca. 1968: Lav noget genialt af den slags. Så sørger jeg for at vi sælger det.
5. Det historiske forløb Danmark 1956: Dask (5 kb, add instr: 56 μs) 1962: GIER (5 kb, add instr: 40 μs) 1968: RC4000 (48-96kB, add instr: 4 μs) Prototype: Overvågning af ammoniakfabrik i Pulawy. 1970: Monitor til RC4000. I praksis kørte kun ét program ad gangen. 1972: Boss2. Multiprogrammering, processtyring og time-sharing samtidig. 1974: Principperne brugt på BBC til styring af el-nettet. USA 1946: ENIAC 1960: IBM 1400, PDP 1 1969: Unix (Thompson & Ritchie) 1970: Unix kører med to brugere. 1973: Unix omskrevet til C. 1978: Overført til VAX- computeren.
6. Compiler-gruppen, maj 1968
7. RC 4000 monitoren - proces-begrebet Begrebsmæssigt fundament manglede Pulawy-systemet: periodiske processer og simpel interruptspærring. Vi skulle: 1. Dele cpu-tid (multiprogrammering) 2. Allokere og beskytte lager mod programmeringsfejl 3. Allokere og beskytte disk, printer, tape, mv. (Brinch Hansen: Monitor manual, 1971) Proces = Thread + beskyttet lagerområde
8. RC 4000 monitoren - proceshierarkiet Skal allokeringsstrategien indbygges? Jamen så... Og hvis nu...? Alle ideer kunne skydes i sænk. Idé: Lad os uddelegere det til under-processer. (Brinch Hansen: Monitor manual, 1971)
9. Lav lige sådan et under-operativsystem (Lauesen: Forelæsningsnoter 1976) Brølere i RC 4000 Message-answer: en dyr subroutine med et par simple parametre - ingen buffere, fx. Startede programmer kan ikke flyttes. Processer kan ikke dele data. Disk strategi kan ikke delegeres - og en fil har fast længde bestemt ved oprettelsen. Et operativsystem i Algol er 5 gange længere end assembler. (Prøvet i Boss 1).
10. Boss 2 - efter nogle Monitor-ændringer (Lauesen: Comm.ACM, July 1975)
11. Inde i Boss 2: corutiner i stedet for processer Kø-semaforer Dijsktra's consumerproducer algoritme. Lagerdeling muliggør lange buffere. Program-segmenter på disk (paging). Reentrant kode. Ca. 50 terminaler. Ca. 100 "processer" (corutiner). Bevisligt deadlock-frit. (Lauesen: Comm.ACM, July 1975)
12. Boss 2: udviklingsprocessen Projektstart: Kravspec 1: 1970, august 1970, oktober Tidsplan Kravspec 2: 1970, november Corutiner, semaforer, pager virker: 1971, februar Drift: 1971, juli Metrikker LOC: 7.000 (=algol compiler) Personmåneder: 35 LOC/p.måned: 200 Faktisk 1971, januar 1971, maj 1972, august 26.000 115 226 Afleveringsprøve, Kemisk institut, ÅU. 1972, september, 3 ugers blandet drift, højst 4 driftsstop Testsession, 4 programmører P1-P4 - alt styret manuelt Backup af driftssystem + load Boss: 3 min P1: Indlæs rettelser, compile, kør test, print testlog: 1 min P2, P3, P4: Samme: 3 min Reserve, typisk til 2 ekstra forsøg: 6 min Backup af Boss, load driftssystem 2 min Samlet tid 15 min
13. Installationen på Kemisk Institut, sept 1972 Samlet lager: 96 k bytes (Lauesen: Data nr. 2-3/73)
14. Lagerforbrug, Kemisk Institut (Lauesen: Data nr. 2-3/73)
15. BBC, el-overvågning, vision okt 1973 (Jørgen Green: Indactic 33/20 System specification)
16. Skærmbilleder - semigrafisk med 8 farver (Jørgen Green: Indactic 33/20 System specification)
17. Specialbygget tastatur (Jørgen Green: Indactic 33/20 System specification)
18. Intern struktur, BBC, dec 1973 (Lauesen: Internal structure of Indactic 33/20, sept 1974)
19. Historier under udviklingen PDP-11: Vidunderlig at programmere, veldokumenteret, også disk-interface. Men: Strømsvigts-interrupt kan ikke disables. Hvad gør man så i en diskdriver: set start sector, set length, set mem.addr, set operation, go Strømmen kan slukkes nårsomhelst og vores system genstarter på 3 s når man tænder. Men: Nogle gange går det ned når man genstarter. Ca. 1200 indikationer (meldinger) fra driften om året. Fint. Vores system henter overlays, opdaterer skærmbilleder og logger på 1 s. No problem. Men: Der kommer en efterårsstorm og en højspændingsmast vælter. I løbet af 1974-75 sælges mange anlæg alle med skræddersyede tilføjelser. Men: Sælgerne begynder at sælge kunde A's tilføjelse til kunde B. Det havde ingen tænkt på.
20. Skærbæk-værket, 1976, efter ca. 1 års drift
21. RC4000 Filsystem, Monitor 3 (1972) (Lauesen: Forelæsningsnoter 1976)
22. RC4000 Filkatalog (1972) (Lauesen: Forelæsningsnoter 1976)
23. Lagerforbrug, BBC-system
24. Datavisning, BBC-system (Lauesen: Internal structure of Indactic 33/20, sept 1974)