Операционная система CMS: История и развитие

Введение

Операционная система

Conversational Monitor System (CMS, первоначально Cambridge Monitor System) — это простая интерактивная операционная система для одного пользователя. CMS изначально была разработана как часть операционной системы IBM CP/CMS, которая поступила в эксплуатацию в 1967 году. CMS входит в семейство VM компании IBM, работающее на мейнфреймах IBM. VM была впервые анонсирована в 1972 году и до сих пор используется как z/VM. CMS работает как "гостевая" операционная система в частной виртуальной машине, созданной управляющей программой VM. Управляющая программа вместе с CMS образуют многопользовательскую операционную систему с разделением времени.

История

CMS первоначально был разработан как часть операционной системы CP/CMS компании IBM. В то время акроним означал «Кембриджская система мониторинга» (а также: «Консольная система мониторинга»). CMS впервые заработал под управлением CP 40 – экспериментальной исследовательской системы, использовавшей специализированное оборудование в Кембриджском научном центре IBM. Производственное использование в CSC началось в январе 1967 года. Пользовательский интерфейс CMS во многом опирался на опыт работы с влиятельной системой разделения времени первого поколения CTSS, некоторые разработчики которой участвовали в создании CP/CMS. (CTSS использовалась как ранняя платформа разработки CP/CMS.) Позднее, в 1967 году, CP/CMS стала общедоступной на IBM System/360 Model 67, где, хотя новая управляющая программа CP 67 представляла собой существенную переработку CP 40, CMS по сути оставалась прежней. IBM предоставляла CP/CMS «как есть» – без какой-либо поддержки, в виде исходного кода, как часть библиотеки IBM Type III. Таким образом, CP/CMS была системой с открытым исходным кодом. Несмотря на отсутствие поддержки со стороны IBM, CP/CMS добилась значительного успеха как платформа разделения времени; к 1972 году насчитывалось около 44 систем CP/CMS, включая коммерческие организации, которые перепродавали доступ к CP/CMS. В 1972 году IBM выпустила операционную систему VM/370 – переработку CP/CMS для System/370, в анонсе, который также добавил аппаратное обеспечение виртуальной памяти в серию System/370. В отличие от CP/CMS, VM/370 поддерживалась IBM. VM прошла через ряд версий и до сих пор используется сегодня как z/VM. На протяжении всех своих различных версий и выпусков платформа CMS оставалась достаточно узнаваемой как прямой потомок оригинальной версии CMS, работавшей под управлением CP 40. Многие ключевые решения, касающиеся пользовательского интерфейса, знакомые сегодняшним пользователям, были приняты еще в 1965 году в рамках проекта CP 40. См. раздел CMS под CP 40 для примеров. И VM, и CP/CMS имели непростую историю в IBM. VM не входила в число «стратегических» операционных систем IBM, которыми в основном были семейства OS и DOS, и она пострадала от внутренней политической борьбы в IBM относительно разделения времени и пакетной обработки. Этот конфликт стал причиной того, что CP/CMS изначально была выпущена как система без поддержки, и почему VM часто испытывала недостаток ресурсов для разработки и поддержки в IBM. Исключительно сильное сообщество пользователей, впервые сформировавшееся в эпоху самоподдержки CP/CMS, но остававшееся активным и после запуска VM, внесло значительный вклад в развитие операционной системы и смягчило трудности, связанные с использованием «другой операционной системы» IBM.

CMS was originally developed as part of IBM's CP/CMS operating system. At the time, the acronym meant "Cambridge Monitor System" (but also: "Console Monitor System"). CMS first ran under CP 40, a one off research system using custom hardware at IBM's Cambridge Scientific Center. Production use at CSC began in January 1967. The CMS user interface drew heavily on experience with the influential first generation time sharing system CTSS, some of whose developers worked on CP/CMS. (CTSS was used as an early CP/CMS development platform.) Later in 1967, CP/CMS became generally available on the IBM System/360 Model 67, where, although the new control program CP 67 was a substantial re implementation of CP 40, CMS remained essentially the same. IBM provided CP/CMS "as is" – without any support, in source code form, as part of the IBM Type III Library. CP/CMS was thus an open source system. Despite this lack of support from IBM, CP/CMS achieved great success as a time sharing platform; by 1972, there were some 44 CP/CMS systems in use, including commercial sites that resold access to CP/CMS. In 1972, IBM released its VM/370 operating system, a re implementation of CP/CMS for the System/370, in an announcement that also added virtual memory hardware to the System/370 series. Unlike CP/CMS, VM/370 was supported by IBM. VM went through a series of versions, and is still in use today as z/VM. Through all its distinct versions and releases, the CMS platform remained still quite recognizable as a close descendant of the original CMS version running under CP 40. Many key user interface decisions familiar to today's users had already been made in 1965, as part of the CP 40 effort. See CMS under CP 40 for examples. Both VM and CP/CMS had checkered histories at IBM. VM was not one of IBM's "strategic" operating systems, which were primarily the OS and DOS families, and it suffered from IBM political infighting over time sharing versus batch processing goals. This conflict is why CP/CMS was originally released as an unsupported system, and why VM often had limited development and support resources within IBM. An exceptionally strong user community, first established in the self support days of CP/CMS but remaining active after the launch of VM, made substantial contributions to the operating system, and mitigated the difficulties of running IBM's "other operating system".

Особенности

CMS предоставляет пользователям среду для запуска приложений или пакетных заданий, управления файлами данных, создания и отладки приложений, разработки для различных платформ и обмена информацией с другими системами или пользователями. CMS продолжает разрабатываться и широко используется в настоящее время.

Основная среда

Пользователи входят в виртуальную машину, указывая идентификатор пользователя и пароль, а затем запускают свою собственную виртуальную машину. Это можно сделать, выполнив команду "IPL CMS" ("IPL" = initial program load, традиционный термин IBM для загрузки машины), хотя обычно это происходит автоматически для пользователя. Персонализация выполняется с помощью стандартного скрипта оболочки с именем "PROFILE EXEC", который задает пользовательские настройки среды, например, какие диски и библиотеки доступны.

Поддержка терминалов

CMS началась в эпоху бумажных терминалов в стиле телетайпа, а затем и "стеклянных телетайпов" – простых терминалов. Однако к концу 1970-х годов большинство пользователей VM подключались через полноэкранные терминалы, особенно IBM 3270 – повсеместный терминал для обработки транзакций на мейнфреймах IBM. 3270 играл стратегическую роль в продуктовой линейке IBM, что делало его естественным выбором для крупных центров обработки данных того времени. Многие другие производители в конечном итоге предложили бисинхронные терминалы, эмулировавшие протокол 3270. Терминалы 3270 имели локальное буферное хранилище, некоторые вычислительные возможности и обычно обрабатывали целый экран данных за один раз. Они выполняли задачи редактирования локально, а затем передавали набор полей (или всю страницу) целиком при нажатии клавиши ENTER или клавиши функции программы (PFK). Семейство 3270 включало "умные" блоки управления, концентраторы и другие сетевые элементы, взаимодействовавшие с мейнфреймом по выделенным каналам на относительно высокой скорости с использованием бисинхронного протокола синхронной связи. (Эти технологии связи, ориентированные на мейнфреймы, предоставляли некоторые возможности, которые сейчас воспринимаются как должное в современных сетях, такие как адресация устройств, маршрутизация, коррекция ошибок и поддержка различных конфигураций, таких как топологии "многоточка" и "многоввод".) Подход 3270 отличался от более дешевых простых терминалов того времени, которые работали по принципу "точка-точка" и использовали асинхронную связь. Пользователи коммерческого совместного использования времени, важный сегмент ранних установок CP/CMS и VM, полагались на такие устройства, поскольку они могли подключаться через модемы со скоростью 300 или 1200 бит/с по обычным телефонным линиям. Установка выделенного канала для 3270 часто была непрактичной, неэкономичной или занимала слишком много времени. Блок-ориентированный подход 3270 был более согласован с представлением IBM о вычислениях, основанном на пакетной обработке и перфокартах, и был особенно важен для мейнфреймов IBM того времени. В отличие от современных миникомпьютеров, большинство мейнфреймов IBM не были оснащены для обработки прерываний по символам. Поддержка простых терминалов опиралась на блоки управления терминалами, такие как IBM 270x (см. IBM 3705) или Memorex 1270. Эти асинхронные контроллеры терминалов собирали строку символов до фиксированной максимальной длины, пока не нажималась клавиша RETURN. Ввод слишком большого количества символов приводил к ошибке, что было хорошо знакомо пользователям того времени. (В большинстве центров обработки данных это оборудование отсутствовало, за исключением случаев, когда оно требовалось для доступа по коммутируемым линиям. Подход 3270 был предпочтительным.) Блок-ориентированные терминалы, такие как 3270, сделали практичным внедрение экранных редакторов на мейнфреймах, в отличие от строчных редакторов, которые были нормой ранее. Это было важным преимуществом современных миникомпьютеров и других систем, ориентированных на символы, и его доступность через 3270 была с энтузиазмом встречена. Произошел разрыв между миром 3270, ориентированным на обработку транзакций на мейнфреймах (особенно через CICS), и миром асинхронных терминалов, ориентированным на миникомпьютеры, работающие с символами, и совместное использование времени по коммутируемым линиям. Производители асинхронных терминалов постепенно улучшали свои продукты, добавляя различные функции "умных" терминалов, обычно доступные через управляющие последовательности. Однако эти устройства редко конкурировали с пользователями 3270; IBM сохраняла свое доминирование в решениях о закупке аппаратного обеспечения для центров обработки данных. Если посмотреть в ретроспективе, то можно увидеть существенное философское различие между блок-ориентированными и символьно-ориентированными вычислениями. Асинхронные контроллеры терминалов и 3270 предоставляли мейнфрейму блок-ориентированное взаимодействие – по сути, они заставляли ввод с терминала выглядеть как ввод с устройства чтения карт. Этот подход, предпочтительный для IBM, привел к разработке совершенно иных парадигм пользовательского интерфейса и стратегий программирования. Символьно-ориентированные системы развивались иначе. Разница становится очевидной при сравнении подхода к атомарным транзакциям в доминирующей CICS с интерактивным, потоко-ориентированным стилем UNIX. VM/CMS развивалась где-то между этими крайностями. CMS имеет управляемую командами, сохраняющую состояние, интерактивную среду, а не подход CICS к интерфейсу, ориентированному на транзакции без сохранения состояния. Однако CMS реагирует на взаимодействие, основанное на страницах или строках, а не на прерываниях по символам.

CMS started in the era of teletype style paper terminals, and the later "glass teletype" dumb terminals. By the late 1970s, however, most VM users were connecting via full screen terminals – particularly the IBM 3270, the ubiquitous transaction processing terminal on IBM mainframes. The 3270 played a strategic role in IBM's product line, making its selection a natural choice for large data centers of the day. Many other manufacturers eventually offered bisync terminals that emulated the 3270 protocol. 3270s had local buffer storage, some processing capabilities, and generally dealt with an entire screen of data at a time. They handled editing tasks locally, and then transmitted a set of fields (or the entire page) at once when the ENTER key or a program function key (PFK) was pressed. The 3270 family incorporated "smart" control units, concentrators, and other network processing elements, communicating with the mainframe over dedicated circuits at relatively high speeds, via a bisync synchronous communication protocol. (These mainframe oriented communication technologies provided some of the capabilities taken for granted in modern communication networks, such as device addressing, routing, error correction, and support for a variety of configurations such as multipoint and multidrop topologies.) The 3270 approach differed from lower cost dumb terminals of the period, which were point to point and asynchronous. Commercial time sharing users, an important segment of early CP/CMS and VM sites, relied on such devices because they could connect via 300 or 1200 bit/s modems over normal voice grade telephone circuits. Installing a dedicated circuit for a 3270 was often not practical, economical, or timely. The 3270's block oriented approach was more consistent with IBM's batch and punched card oriented view of computing, and was particularly important for IBM mainframes of the day. Unlike contemporary minicomputers, most IBM mainframes were not equipped for character at a time interrupts. Dumb terminal support relied on terminal control units such as the IBM 270x (see IBM 3705) or Memorex 1270. These asynchronous terminal controllers assembled a line of characters, up to a fixed maximum length, until the RETURN key was pressed. Typing too many characters would result in an error, a familiar situation to users of the day. (Most data centers did not include this equipment, except as needed for dial up access. The 3270 approach was preferred.) Block oriented terminals like the 3270 made it practical to implement screen oriented editors on mainframes – as opposed to line oriented editors, the previous norm. This had been an important advantage of contemporary minicomputers and other character oriented systems, and its availability via the 3270 was warmly welcomed. A gulf developed between the 3270 world, focused on page oriented mainframe transaction processing (especially via CICS), and the asynch terminal world, focused on character oriented minicomputers and dial up timesharing. Asynchronous terminal vendors gradually improved their products with a range of smart terminal features, usually accessed via escape sequences. However, these devices rarely competed for 3270 users; IBM maintained its dominance over mainframe data center hardware purchase decisions. Viewed in retrospect, there was a major philosophical divergence between block oriented and character oriented computing. Asynchronous terminal controllers and 3270s both provided the mainframe with block oriented interactions – essentially, they made the terminal input look like a card reader. This approach, preferred by IBM, led to the development of entirely different user interface paradigms and programming strategies. Character oriented systems evolved differently. The difference is apparent when comparing the atomic transaction approach of dominant CICS with the interactive, stream oriented style of UNIX. VM/CMS evolved somewhere between these extremes. CMS has a command driven, stateful, interactive environment, rather than adopting the CICS approach of a stateless transaction oriented interface. Yet CMS responds to page or line at a time interaction, instead of character interrupts.

Выступление

CMS заслужил очень хорошую репутацию благодаря своей эффективности и удобству использования, особенно по меркам того времени (и, конечно, до широкого распространения графических пользовательских интерфейсов, привычных сегодня). На одном VM-мейнфрейме одновременно могли работать сотни (впоследствии тысячи) интерактивных пользователей CMS с временем отклика менее секунды для типовых, "несложных" операций. VM/CMS неизменно демонстрировал более высокую производительность, чем MVS и другие операционные системы IBM, в части поддержки одновременной работы интерактивных пользователей.

Программирование и основные приложения

Многие пользователи CMS программировали на таких языках, как COBOL, FORTRAN, PL/I, C/370, APL и скриптовом языке REXX. VM/CMS часто использовалась как платформа разработки для производственных систем, работавших под другими операционными системами IBM, такими как MVS. Другие пользователи CMS работали с коммерческими программными пакетами, такими как FOCUS, NOMAD, SPSS и SAS. В свое время CMS также была важной средой для электронной почты и повышения производительности работы с офисными приложениями; важным продуктом был PROFS от IBM (впоследствии переименованный в OfficeVision). Два широко используемых инструмента CMS — редактор XEDIT и язык программирования REXX. Оба этих продукта были портированы на другие платформы и сейчас широко используются вне среды мэйнфреймов.