Новому поколению пользовательских устройств потребуется и ОС с совершенно необычными своствами. Как это отразится на самой популярной сейчас настольной операционной системе? Плохо, вот как.

Всеобщее мнение таково, что распространение сетевых вычислений к концу текущего столетия закончится кризисом Microsoft. Причина: ее клиентская ОС, занимающая сейчас на рынке монопольное положение. Вычислительная среда следующего столетия, ориентированная на коммуникации, - неотъемлемая составляющая зарождающейся компьютерной среды, рассчитанной на сети, создает благоприятные возможности для разработчиков операционных систем.

Не рассчитывайте на то, что вычислительные системы будут работать на стремительно изживающей себя Windows 95 или даже Windows NT.

Современные ОС для ПК, созданные специально для работы толстых клиентов, необходимо будет полностью переработать исходя из потребностей новых, ориентированных на сеть вычислительных систем.

Следующее поколение клиентских операционных систем должно быть тесно интегрировано и ориентировано на коммуникации, чтобы удовлетворять техническим требованиям появляющихся встроенных систем, таких как ПК младшего класса, NetPC, сетевые компьютеры и информационные устройства.

Структурные изменения на рынке ОС

Рынок операционных систем для настольных систем стремительно развивается, и изменение его структуры стало следствием вторжения ПК в ту область, где ранее безраздельно властвовали рабочие станции Unix. Рабочие станции Unix и персональные компьютеры с Windows NT движутся по пути взаимных столкновений, что может привести к созданию многоуровневого рынка настольных систем.

На самом верху окажутся персональные рабочие станции, отличительными признаками которых будут главным образом наличие процессора компании Intel и операционной системы Windows NT.

Их стоимость обычно превышает 3 тыс. долл. Эти устройства будут применяться для вычислительных задач и задач, предусматривающих интенсивное использование мультимедиа. Привычные ПК лучше всего подходят для приложений, рассчитанных на творческую персональную работу. Они стоят обычно в пределах от 1800 до 3500 долл. Сетевой компьютер и NetPC найдут свое применение в серверных приложениях для рабочих групп и в персональных коммуникационных приложениях. Подобные устройства будут стоить от 500 до 1800 долл. (плюс монитор). Терминалы с фиксированным набором возможностей займут место интеллектуальных сетевых устройств стоимостью не выше 1000 долл. Вся реструктуризация должна завершиться к 2001 году.

Эволюция рынка настольных систем

Многие пользователи и аналитики отрасли надеялись, что Windows 95, Windows 98 или NT будет использоваться в качестве операционной системы для ПК. В представлении Intel офисный ПК следующего поколения - это система с процессором Pentium Pro и операционной системой Windows NT. Однако операционная система для ПК должна эволюционировать. Добавление Java к Windows 98, платформе общего назначения, наверное имеет смысл, но полученное решение несколько громоздко. Впрочем, Windows NT также может стать эффективной операционной системой для компьютеров, на которых будут базироваться сети intranet.

Известно, что Windows 95 и NT уже конкурируют друг с другом, поскольку обе они предназначены для настольных систем старшего класса. Однако, как показано на рисунке 2, эти системы не соответствуют потребностям корпоративных пользователей. Исторически функциональные возможности CPM и DOS выходили за рамки потребностей большинства потребителей. Впрочем, Windows 3.1 (когда работает) им подходит значительно лучше. Windows 95 и NT слишком сложны для владельца обычного ПК или сетевого компьютера, а пользователям intranet они не предоставляют необходимого набора возможностей.

Кроме того, возникает вопрос о разработке операционной системы для новых карманных устройств, мобильных и карманных систем на основе микропроцессоров. Эти мобильные продукты предлагают дополнительные возможности для операционной системы, которая весьма похожа на ОС для клиентского компьютера в сети intranet.

Почему ОС для ПК должна эволюционировать?

Современные операционные системы для ПК не соответствуют требованиям предъявляемым сетевой средой. Почему? Во-первых, машины эпохи ПК были созданы как компьютеры общего назначения, которые требовали наличия дисковой операционной системы. Концептуально аппаратное обеспечение, системный BIOS, операционная система и приложения создавались для поддержки индивидуальной работы.

На ОС негативно сказываются и внутренние коммуникационные проблемы. В компьютерах с Windows 3.1 или Windows 95, к примеру, аппаратные и программные компоненты борются друг с другом за управление распределением времени процессора и ресурсов. Эти конфликты подчас приводят к неустойчивой работе системы, порождают системные ошибки, увеличивают время ответа системы, которая в конце концов "виснет". Разделение портов может стать столь же проблематичным. Программы вторгаются на территорию друг друга. Предполагается, что операторы решат любую проблему, выполняя роль системного администратора.

Во многих случаях существующая технология операционных систем для персональных компьютеров пытается воспроизвести функции операционной системы мэйнфреймов общего назначения. Очевидно, что задача упрощается, поскольку операционная система должна работать лишь с одним пользователем в каждый момент времени, управлять конечным числом периферийных и обрабатывать ограниченное количество одновременно выполняемых задач. Такие операционные системы, как Windows 95 или OS/2, предназначены главным образом для управления внутренними процессами, которые их поддерживают. Поддержка коммуникаций располагается над структурой ОС, и прерывания обрабатываются с более низким приоритетом.

Монолитная операционная система общего назначения разделяет ресурсы компьютера между различными задачами и обычно обрабатывает их "по кругу" - каждой из задач, готовых к продолжению, поочередно уделяется внимание в течение определенного времени. Структура ОС объединяется в иерархию уровней. Добавление или изменение возможностей требует знания операционной системы. Управление прерываниями для событий реального времени, таких как события мыши или видеоклипы, планируется на основе схемы приоритетов. Сетевые службы обрабатываются как дополнительные функции, с которыми ОС вынуждена иметь дело, чтобы управлять обработкой приложений и устройств, подключенных к системе. Этот уровневый подход предусматривает создание еще более "толстых" операционных систем с более сложными уровнями.

Операционные системы общего назначения обнаруживают свою несостоятельность при попытке поддерживать недетерминированные внешние события. Если это устройство, к примеру, представляет собой модем или интерфейс локальной сети, удаленный клиент требует весьма специфической реакции системы. Если программное обеспечение ПК не ведет себя соответствующим образом, соединение будет искажено или прервано.

Именно с этим связаны проблемы в Win95. Одно дело работать с графическим пользовательским интерфейсом, или с меню, или с приложениями на уровне 3; здесь все хорошо, поскольку они не являются зависимыми от времени функциями. Но на уровне 0 система должна решать различные категории задач. Microsoft создала систему, которая с трудом работает с прерываниями, зависящими от времени. Нет никакой гарантии, что каждому приложению будет уделено достаточно внимания со стороны процессора для обработки возникающих событий реального времени. Хотя Microsoft смогла имитировать многозадачность, Win95 не допускает обработку прерываний, необходимую управлению событиями в системах реального времени. Весьма непросто распределить задачи между ОС, диспетчером порта COM и приложением. Управление высокоскоростным устройством, таким как дисковод для компакт-дисков, может стать весьма затруднительным. Хуже того, этому процессу могут помешать другие задачи.

Обычные коммуникационные приложения должны поддерживать сжатие и распаковку данных, поиск и исправление ошибок, команды COM и управление модемами или локальной сетью - причем все это одновременно. Это требует инициации и прекращения задач, а также запуска нескольких задач, управляемых прерываниями, для поддержки всех этих процессов. Если кто-то захочет загрузить процессор аудио- или видеоприложениями, требования, связанные с поддержкой реального масштаба времени, возрастут в геометрической прогрессии.

Это недостаток структуры. Большой объем памяти и очень быстрый процессор могут завуалировать проблему, но не решить ее. Даже 200-мегагерцевый процессор Pentium недостаточно быстр, чтобы устранить конфликт между задачами и ресурсами. Случайное событие, пришедшее от системы поддержки мыши, может, к примеру, сорвать выполнение задачи, реализуемой на COM-порте.

Intel добавила 57 новых команд поддержки мультимедиа (MMX) к процессору Pentium. Они являются в большей степени командами обработки событий, которые используются в процессорах обработки цифровых сигналов. Но это решение по-прежнему оставляет открытым вопрос о том, какой тип операционной системы мог бы наилучшим образом использовать их в среде реального времени. Безусловно, это не Windows 95.

Операционные системы XXI века

Пользователям сетевого клиента будущего понадобится более ограниченная, быстрая и многозадачная операционная система, которая обеспечивает достаточно стабильную и надежную доставку асинхронных и недетерминированных потоков мультимедиа-данных реального времени. Чтобы выполнить эту задачу, уровень коммуникаций должен размещаться рядом с сетевым уровнем.

Операционная система, кроме того, должна управлять электропитанием процессора, а также периферийных устройств, подключенных к системе. Функционирование ОС должно быть прозрачным для пользователя, а также легко позволять пользователю подключать или отключать периферию и приложения так, чтобы это не приводило к сбою системы.

Мы можем охарактеризовать операционную систему настольной системы и сервера XXI века следующим образом.

ОС с поддержкой связи со встроенными системами

Разработка операционных систем на основе микроядра обещает обеспечить достаточные возможности для поддержки коммуникаций реального времени, необходимых встроенным системам, а кроме того, соответствовать требованиям операторов тонких клиентов. Идеальная архитектура микроядра будет использоваться во всей сети, будь то сервер или настольная система, с помощью только одного набора инструментальных средств разработки и возможностей языка.

Ядро реального времени долгое время оставалось приоритетной технологией для систем управления телекоммуникациями, теперь формирует основу многих продуктов для терминалов, сетевых серверов и автоматизации офисных задач. Эти операционные системы длительное время обеспечивали базовую технологию ОС для встроенных систем, поскольку являлись масштабируемыми, мобильными платформами с минимальными требованиями к памяти и исполнением в реальном времени на очень большой скорости.

ОС реального времени на основе ядра вполне предсказуемо реагируют на физические события. Одновременно происходящие действия в рамках событий реального времени асинхронны и непредсказуемы по своей природе. Это поддерживает архитектуру ядра реального времени, которое обеспечивает многозадачность, допуская несколько потоков операций, соответствующих нескольким дискретным внешним событиям. Телефонные звонки - первый тому пример, особенно когда они перемежаются передачей файлов и задачами печати. Эта смесь возможных событий требует вытесняющего планирования, присвоения задачам приоритетов, быстрых коммуникаций и синхронизации между задачами, а также оптимизации ядра для предсказуемо наихудшей производительности.

Микроядро реализует базовые функции операционной системы, такие как планирование, управление памятью, событиями реального времени и коммуникациями между процессами. Архитектура Chorus Microkernel, к примеру, делает акцент на отделении механизмов от алгоритмов. Планирование, управление прерываниями и ошибками, управление памятью и коммуникации между процессами обеспечиваются модулями, которые являются внешними для модуля управления ядра. Каждый модуль, расположенный над ядром, заменяется на аналогичный, который может реализовывать другой набор алгоритмов. Планирование, управление ошибками и управление таймером являются обязательными. Управление системной памятью (адресным пространством), межпроцессорные коммуникации, синхронизация, почтовые ящики и прерывания - это все дополнительные модули, которые могут быть созданы для конкретного приложения.

Рискует ли Microsoft?

Учитывая архитектурные требования операционной системы следующего поколения, напрашивается вывод о том, что Windows 95 устарела. У нее неадекватная архитектура.

Компания Microsoft создала операционную систему, которая заставляет работать с персональным компьютером как будто это мини-мэйнфрейм. Учитывая недостатки поддержки и администрирования, ни Windows 95, ни Windows 98, по всей вероятности, не станут кандидатами на роль ОС, которая обязательно должна быть в основном понятна пользователю.

Очевидно, Microsoft это дело так не оставит. Компания имеет ресурсы для создания ориентированной на сеть операционной системы. Основные ее проблемы - своевременная с точки зрения рыночной ситуации разработка новой ОС и маркетинг. Компании предстоит решить, как запустить ориентированную на сеть ОС так, чтобы не сократить объема продаж Windows 95 и Windows 98. Оба эти обстоятельства задерживают появление нового продукта. Как долго еще конкуренты будут иметь возможность выйти на рынок операционных систем с новой ОС, которая соответствует требованиям среды встроенных приложений для сетевых компьютеров, NetPC и ПК младшего класса. Ну и, конечно, за счет этого завоевать определенную долю этого рынка. Есть желающие?


Требования к операционной системе следующего поколения

Свойства oперационной системыСерверыСетевые клиенты
Надежность**
Готовность**
Стабильность**
Масштабируемость**
Возможности изменения конфигурации**
Мобильность**
Расширяемость**
Очень быстрый/тесно интегрированный код **
Администратор плоской памяти**
Администратор защищенной памяти****
Администратор виртуальной памяти****
Ядро ПЗУ***
Модули ОС в ПЗУ ****
Модули ОС в защищенной памяти ****
Взаимозаменяемые модули ОС **
Динамическая переконфигурация ОС без отключения системы**
Приложения в защищенной памяти***
Многозадачность**
Многопроцессорность****
API для унаследованных приложений ****
API следующего поколения **
Сетевые вычисления на двух уровнях****
Прозрачное распространение****
Прозрачность для оператора сетевого клиента **
Распределенный рабочий процесс в сети****
Управление потоками данных аудио/компьютерной телефонии**
Управление потоками видеоданных**
Общая для клиента и сервера среда разработки**
Смешивание задач реального времени и бизнес-приложений**
* - требуется, ** - опция, *** - не требуется

Источник: Network Client Business Group, январь 1997


Застой на рынке клиентских систем

Согласно предварительным результатам исследования International Data Corp., обнародованных в начале января, продажи клиентских операционных сред (client operating environments, COE) для ПК были в 1997 году довольно вялыми.

Объем мировых продаж новых лицензий и конкурирующих модернизированных версий клиентских операционных сред для ПК увеличился лишь на 2,3%. К тому же на долю корпорации Microsoft пришлось 87% мировых продаж, составивших 76,6 млн. долл. В то же время совокупная доля продаж корпорации IBM и компании Apple Computer составила 6,6%.

Рост продаж на потребительском рынке как считает ведущий аналитик IDC Дэн Кузнецки, вызван стремлением пользователей приобрести модернизированные версии программных продуктов и воспользоваться новыми возможностями, а корпоративные клиенты предпочитают не спешить. "Они хотели бы установить нечто такое, чем можно будет пользоваться вечно", - пояснил он.

Для многих компаний переход на модернизированные версии ОС очень обременителен. Имеющиеся у них операционные системы в основном отвечают необходимым требованиям. В то же время переход на модернизированные продукты требует дополнительного обучения сотрудников. А в случае, например, с новыми версиями, представленными Microsoft, такой переход потребует еще и замены других программных приложений, а также смены старого аппаратного обеспечения, не обладающего нужным объемом памяти или недостаточно мощным процессором.

Для средних и крупных компаний, в которых установлены сотни или тысячи ПК, "такая модернизация окажется слишком длительной и дорогостоящей. К тому же она потребует тщательного планирования и всестороннего тестирования", - заявил Кузнецки.

В связи с этим для Microsoft настали трудные времена. Корпорации приходится убеждать клиентов в том, что переход на Windows 95 принесет им гораздо больше выгод, чем использование Windows 3.0. И в дальнейшем, вполне возможно, ей станет совсем непросто пропагандировать свои новинки - Windows 98 и пятую версию Windows NT Workstation. Работать с модернизированными версиями, как утверждают сотрудники корпорации, гораздо проще, однако, по мнению Кузнецки, это слабый аргумент. NT по их замыслу должна быть задействована в бизнес-системах в качестве основной операционной среды (senior server). В то же время на практике она часто используется только в рабочих группах, для решения второстепенных задач, а также в отдельных подразделениях компаний.

Значительным можно назвать лишь рост объема продаж Windows NT, подскочивших на 208%. В результате на рынке ОС она переместилась на второе место, уступая только Windows 95. Сегодня доля NT на составляет 9%.

Более низкий, чем ожидалось, рост продаж ОС объясняется и отказом Apple предоставить производителям клонов лицензии на операционную систему Mac OS 8. Но не оправдались и предсказания о неминуемой и скорой смерти Mac OS 8. Даже учитывая снижение продаж ОС с 5,6% в 1996 году до 4,6% в 1997-м, в прошлом году было продано значительное количество модернизированных версий Mac OS 8 - около 2 млн. Кроме того, сохраняется спрос на систему DOS, особенно среди пользователей приложений, не связанных с графикой.

По словам Кузнецки, популярность DOS сохранится как в сфере розничной торговли, так и на других подобных рынках, так как "люди еще не выкинули кассовые аппараты", где используется DOS.

Производителям придется разработать новые операционные системы для потребительского рынка. Они предназначаются для клиентов, покупающих ПК стоимостью менее 1000 долл. и более всего ценящих простоту использования.

"Возьму на себя смелость утверждать, что ни один из существующих ПК, ни одна операционная среда не отличаются простотой в использовании", - сказал Кузнецки.

Производители не торопятся разработать легкую в работе операционную среду, позволяющую устранять неполадки без какой-либо серьезной подготовки. А потребителям вовсе не хочется изучать толстые тома документаций, отыскивая приемы устранения той или иной проблемы.

Одно из возможных решений данной задачи состоит в том, что при разработке новых ОС станут использоваться системы, предназначенные для компьютерных игр. Они позволяют работать быстро и эффективно, а кроме того, разобраться в их принципе довольно просто.

Тем временем IDC, скорее всего, придется пересмотреть прежние прогнозы относительно роста продаж операционных систем. Ранее корпорация предрекала 10%-ное увеличение продаж. Однако, считает Кузнецки, сейчас такого роста ожидать не следует. Одна из причин состоит в том, что большинство офисных функций уже автоматизировано и компании не намерены начинать процесс модернизации, не имеющий бизнес-обоснования, особенно в преддверии надвигающейся проблемы 2000 года.

"Мы видим, что прежде всего люди стремятся разобраться с самыми насущными проблемами, - сказал Кузнецки. - Скорее всего, следует ожидать, что до тех пор, пока проблема 2000 года не будет решена, серьезных изменений на рынке операционных сред не произойдет".

- Нэнси Уэйл,

Служба новостей IDG, Бостон

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями