В вычислительной технике разделение времени — это совместное использование вычислительного ресурса между многими задачами или пользователями. Он обеспечивает многозадачность одного пользователя или позволяет использовать несколько пользовательских сеансов.
Разработанная в 1960-х годах, она стала выдающейся моделью вычислений в 1970-х годах и представляла собой крупный технологический сдвиг в истории вычислений. Позволяя множеству пользователей одновременно взаимодействовать с одним компьютером, разделение времени резко снизило стоимость предоставления вычислительных мощностей, позволило отдельным лицам и организациям использовать компьютер, не владея им, [1] и способствовало интерактивному использованию компьютеров и разработка новых интерактивных приложений .
Самые ранние компьютеры были чрезвычайно дорогими устройствами и очень медленными по сравнению с более поздними моделями. Машины обычно предназначались для выполнения определенного набора задач и управлялись с помощью панелей управления, при этом оператор вручную вводил небольшие программы с помощью переключателей, чтобы загрузить и запустить серию программ. Запуск этих программ может занять несколько часов. По мере того как скорость компьютеров росла, время выполнения сокращалось, и вскоре время, необходимое для запуска следующей программы, стало проблемой. Новое программное обеспечение и методологии пакетной обработки , включая операционные системы пакетной обработки, такие как IBSYS (1960), сократили эти «мертвые периоды» за счет постановки в очередь программ, готовых к запуску. [2]
Сравнительно недорогие устройства для записи перфокарт или бумажных лент использовались программистами для написания своих программ «в автономном режиме». Программы были переданы оперативной группе, которая запланировала их запуск. Вывод (обычно напечатанный) был возвращен программисту. Весь процесс может занять несколько дней, в течение которых программист может никогда не увидеть компьютер. Студенты Стэнфорда сняли короткометражный фильм, в котором с юмором раскритиковали эту ситуацию. [3]
Альтернатива, позволяющая пользователю напрямую управлять компьютером, в целом была слишком дорогой, чтобы ее можно было рассматривать. Это произошло потому, что у пользователей могли быть длительные периоды ввода кода, пока компьютер простаивал. Эта ситуация ограничивала интерактивное развитие теми организациями, которые могли позволить себе тратить вычислительные циклы впустую: по большей части это были крупные университеты.
Утверждается, что эта концепция была впервые описана Робертом Доддсом в письме, которое он написал в 1949 году, хотя он не использовал термин « разделение времени» . [4] Позже Джон Бэкус также описал эту концепцию, но не использовал этот термин, на летней сессии 1954 года в Массачусетском технологическом институте . [5] Боб Бемер использовал термин «разделение времени» в своей статье 1957 года «Как рассматривать компьютер» в журнале «Автоматическое управление» , и об этом сообщалось в том же году, когда он использовал термин « разделение времени» в своей презентации. [4] [6] [7] В статье, опубликованной в декабре 1958 года, В. Ф. Бауэр писал, что «компьютеры будут решать ряд задач одновременно. Организации будут устанавливать оборудование ввода-вывода в своих собственных помещениях и будут выигрывать время на компьютер почти так же, как среднестатистическое домохозяйство покупает электроэнергию и воду у коммунальных компаний». [8]
Кристофер Стрейчи , который стал первым профессором вычислений в Оксфордском университете , подал заявку на патент на «разделение времени » в феврале 1959 года . Конференция ЮНЕСКО по обработке информации в Париже в июне того же года, на которой он передал концепцию JCR Licklider . [12] Вычислительный центр Массачусетского технологического института в 1963 году назвал эту статью «первой статьей о компьютерах с разделением времени». [13]
Значение термина « разделение времени» изменилось по сравнению с его первоначальным использованием. С 1949 по 1960 год разделение времени использовалось для обозначения мультипрограммирования без нескольких пользовательских сеансов. [4] В 1984 году Кристофер Стрейчи написал, что считает изменение значения термина « разделение времени» источником путаницы, а не то, что он имел в виду, когда писал свою статью в 1959 году. [14]
Существуют также примеры систем, которые предоставляют несколько пользовательских консолей, но только для конкретных приложений, они не являются системами общего назначения. К ним относятся SAGE (1958), SABRE (1960) [4] и PLATO II (1961), созданные Дональдом Битцером на публичной демонстрации в парке Роберта Аллертона недалеко от Университета Иллинойса в начале 1961 года. Битцер уже давно говорил, что проект PLATO получил бы патент на разделение времени, если бы Университет Иллинойса не лишился патента на два года. [15]
Первая интерактивная система разделения времени общего назначения, пригодная для разработки программного обеспечения, Compatible Time-Sharing System , была инициирована Джоном Маккарти из Массачусетского технологического института, написавшим записку в 1959 году . [16] Фернандо Дж. Корбато руководил разработкой системы, прототип которого был изготовлен и испытан к ноябрю 1961 года. [17] Филип М. Морс организовал для IBM поставку серии своих мэйнфреймов, начиная с IBM 704 , а затем линейки продуктов IBM 709 (IBM 7090 и IBM 7094) . [17] IBM бесплатно предоставила эти мэйнфреймы MIT вместе с обслуживающим их персоналом, а также предоставила модификации оборудования, в основном в форме RPQ , поскольку предыдущие клиенты уже заказали модификации. [18] [17] Существовали определенные условия, которые регулировали использование MIT предоставленного взаймы оборудования IBM. MIT не мог взимать плату за использование CTSS. [19] Массачусетский технологический институт мог использовать компьютеры IBM только восемь часов в день; еще восемь часов были доступны для других колледжей и университетов; IBM могла использовать свои компьютеры в течение оставшихся восьми часов, хотя были и некоторые исключения. В 1963 году второе внедрение CTSS было установлено на IBM 7094, который MIT приобрел на деньги ARPA . Это использовалось для поддержки разработки Multics в Project MAC . [17]
JOSS начал работу с разделением времени в январе 1964 года. [20] Дартмутская система разделения времени (DTSS) начала работу в марте 1964 года. [21]
На протяжении конца 1960-х и 1970-х годов компьютерные терминалы были мультиплексированы на большие институциональные мэйнфреймы ( централизованные вычислительные системы), которые во многих реализациях последовательно опрашивали терминалы, чтобы увидеть, доступны ли какие-либо дополнительные данные или действия, запрошенные пользователем компьютера. Более поздние технологии межсоединений управлялись прерываниями , и некоторые из них использовали технологии параллельной передачи данных, такие как стандарт IEEE 488 . Как правило, компьютерные терминалы использовались на территории колледжей почти в тех же местах, где сегодня используются настольные или персональные компьютеры . На заре появления персональных компьютеров многие из них фактически использовались как интеллектуальные терминалы для систем разделения времени.
Создатели DTSS писали в 1968 году, что «любое время отклика, составляющее в среднем более 10 секунд, разрушает иллюзию наличия собственного компьютера». [22] И наоборот, пользователи разделения времени думали, что их терминалом является компьютер. [23] Это был эффективный способ совместного использования большого компьютера. По состоянию на 1972 год [update]DTSS поддерживал более 100 одновременных пользователей. Хотя более 1000 из 19 503 заданий, выполненных системой в «особенно напряженный день», требовали десяти секунд или более компьютерного времени, DTSS смог справиться с этими заданиями, поскольку 78% заданий требовали одну секунду или меньше компьютерного времени. Около 75% из 3197 пользователей использовали свой терминал в течение 30 минут или меньше, в течение которых они использовали менее четырех секунд компьютерного времени. Футбольная симуляция, одна из первых игр для мэйнфреймов , написанных для DTSS, использовала менее двух секунд компьютерного времени в течение 15 минут реального времени для игры. [24] С появлением микрокомпьютеров в начале 1980-х годов разделение времени стало менее значимым, поскольку отдельные микропроцессоры были достаточно недорогими, чтобы один человек мог посвятить все время процессора исключительно своим потребностям, даже когда он простаивает.
Однако Интернет вернул популярность общей концепции разделения времени. Дорогие корпоративные серверные фермы стоимостью в миллионы могут обслуживать тысячи клиентов, использующих одни и те же общие ресурсы. Как и в случае с ранними последовательными терминалами, веб-сайты работают преимущественно в периоды активности, за которыми следуют периоды простоя. Такой пакетный характер позволяет использовать услугу одновременно многим клиентам, обычно без заметных задержек связи, если только серверы не начинают сильно перегружаться.
Бытие
В 1960-х годах несколько компаний начали предоставлять услуги разделения времени в качестве сервисных бюро . В ранних системах использовались машины Teletype Model 33 KSR или ASR или Teletype Model 35 KSR или ASR в средах ASCII , а также терминалы на базе пишущих машинок IBM Selectric (особенно IBM 2741 ) с двумя разными семибитными кодами. [25] Они подключались к центральному компьютеру с помощью коммутируемого модема Bell 103A или модемов с акустической связью , работающих со скоростью 10–15 символов в секунду. Более поздние терминалы и модемы поддерживали скорость 30–120 символов в секунду. Система разделения времени обеспечит полноценную операционную среду, включающую различные процессоры языков программирования, различные пакеты программного обеспечения, хранилище файлов, средства массовой печати и автономное хранилище. С пользователей взималась плата за аренду терминала, плата за часы подключения, плата за секунды процессорного времени и плата за килобайт-месяцы дискового пространства.
Общие системы, используемые для разделения времени, включали SDS 940 , PDP-10 , IBM 360 и серию GE-600 . Компании, предоставляющие эту услугу, включали GEISCO компании GE , дочернюю компанию IBM The Service Bureau Corporation , Tymshare (основанную в 1966 году), National CSS (основанную в 1967 году и купленную Dun & Bradstreet в 1979 году), Dial Data (купленную Tymshare в 1968 году). , AL/COM , Bolt, Beranek и Newman (BBN) и Time Sharing Ltd. в Великобритании . [26] К 1968 году только Национальные институты здравоохранения США (NIH) обслуживали 32 таких бюро обслуживания . [27] В « Руководстве Ауэрбаха по разделению времени» (1973) перечислено 125 различных служб разделения времени, использующих оборудование от Burroughs , CDC , DEC , HP , Honeywell , IBM , RCA , Univac и XDS . [28] [29]
В 1975 году исполняющий обязанности президента Prime Computer Бен Ф. Робелен заявил акционерам, что «крупнейшим рынком конечных пользователей в настоящее время является разделение времени». [30] Для DEC, которая какое-то время была второй по величине компьютерной компанией (после IBM), это также было верно: их PDP-10 и IBM 360/67 [31] широко использовались [32] коммерческими службами разделения времени, такими как CompuServe, On-Line Systems, Inc. (OLS), Rapidata and Time Sharing Ltd.
Появление персонального компьютера положило начало упадку разделения времени. [ нужна цитата ] Экономика была такова, что компьютерное время превратилось из дорогого ресурса, которым нужно было делиться, в настолько дешевое, что компьютеры можно было оставлять бездействующими в течение длительного времени, чтобы они были доступны по мере необходимости. [ нужна цитата ]
Хотя многие сервисы разделения времени просто закрылись, Rapidata [33] [34] устояла и стала частью National Data Corporation . [35] В 1982 году все еще представляло достаточный интерес, чтобы быть в центре внимания «Руководства пользователя по статистическим программам: система разделения времени Rapidata». [36] Несмотря на то, что доходы упали на 66% [37] и впоследствии у National Data возникли собственные проблемы, были предприняты попытки сохранить этот бизнес с разделением времени. [38] [39] [40]
Начиная с 1964 года, операционная система Multics [41] разрабатывалась как вычислительная утилита , созданная по образцу электрических или телефонных утилит. В 1970-х годах в качестве такого сервиса задумывался оригинальный гипертекстовый репозиторий « Xanadu » Теда Нельсона .
Разделение времени было первым случаем, когда несколько процессов , принадлежащих разным пользователям, выполнялись на одной машине, и эти процессы могли мешать друг другу. [42] Например, один процесс может изменить общие ресурсы , от которых зависит другой процесс, например, переменную, хранящуюся в памяти. Когда системой пользовался только один пользователь, это могло привести к неправильному выводу, но при наличии нескольких пользователей это могло означать, что другие пользователи могли видеть информацию, которую они не должны были видеть.
Чтобы этого не произошло, операционной системе необходимо было применять набор политик, определяющих, какие привилегии имеет каждый процесс. Например, операционная система может запретить доступ к определенной переменной определенному процессу.
Первая международная конференция по компьютерной безопасности, состоявшаяся в Лондоне в 1971 году, была в первую очередь инициирована индустрией разделения времени и ее клиентами. [ нужна цитата ]
Разделение времени в форме подставных счетов считается риском. [43]
Важные ранние системы разделения времени: [28]
Одно из первых описаний компьютерного разделения времени.
В своей концепции разделения времени Стрейчи предложил схему, которая сохраняла бы прямой контакт между программистом и машиной, сохраняя при этом экономичность мультипрограммирования.
В 1959 году Кристофер Стрейчи из Великобритании и Джон Маккарти из США независимо друг от друга описали то, что они назвали разделением времени.
Я не представлял себе консольную систему, которую сейчас так сбивчиво называют разделением времени.
В 1960 году фраза «разделение времени» широко витала в воздухе. Однако обычно оно использовалось в моем понимании, а не в смысле Джона Маккарти как объекта, подобного CTSS.
Когда мы начали поставлять наши первые коммерческие машины, наши клиенты часто обнаруживали, что самое сложное в обладании компьютером — это найти кого-то, кто сможет им управлять. Мы не могли производить всех этих технических специалистов самостоятельно. Однако не было ни одного университета с компьютерной программой. Поэтому в середине 1950-х годов я поступил в Массачусетский технологический институт и призвал их начать подготовку ученых-компьютерщиков. Мы подарили большой компьютер и деньги на его эксплуатацию.
Корбато: Нет, это был один из интересных аспектов. Одним из условий пожертвования IBM на использование оборудования было то, что мы не должны были взимать за него плату. Да, это было бесплатно.
Most недавние уязвимости в большинстве систем невозможно использовать удаленно напрямую. Это означает, что большинство систем не подвержены риску удаленной атаки из Интернета. Многими уязвимостями может воспользоваться кто-то, у кого есть обычная учетная запись оболочки в системе.
{{cite book}}: CS1 maint: location (link)