Фрэнк Солтис - Основы AS/400

Ричард Рубин, чьи замечания чрезвычайно помогли в работе над этой книгой, напомнил мне историю, рассказанную Джорджем Гамовым (George Gamow) в книге «One, Two, Three, Infinity». Однажды индийский шах Ширхам пожелал вознаградить своего великого визиря Сисса Бен Дахира за изобретение шахмат. Визирь попросил шаха положить на первую клетку шахматной доски одно зерно пшеницы, на вторую — два, на третью — четыре, на четвертую — восемь и так далее, удваивая число на каждой клетке, пока все 64 клетки не будут заполнены. Общее число зерен должно было бы составить 264 — 1. Гамов подсчитал, что если бушель [ 61 ] Американский бушель равен примерно 35,2 литра. — Прим. консультанта. пшеницы содержит 5 миллионов зерен, то для покрытия всей доски потребовалось бы 4 триллиона бушелей. Когда Гамов писал свою книгу в 1946 году, мировое производство пшеницы составляло 2 миллиарда бушелей в год. При сохранении производства на том же уровне, всему миру потребовалось бы две тысячи лет, чтобы вырастить требуемое количество зерен.

Для тех, кто предпочитает аналогию с миллиметрами, 18 квинтиллионов — это примерно вдвое больше числа миллиметров в световом годе, и всего лишь немногим меньше половины расстояния до Альфы Центавра (ближайшей к Солнечной системе звезде). Ясно, что если мы начнем измерять астрономические расстояния в миллиметрах, то нам потребуется более 64 разрядов. А 128-разрядный указатель дает нам...

Так что какие бы аналогии мы не проводили, и как бы себе все это не представляли, 64-разрядная адресация предоставляет огромные возможности.

Одноуровневая память AS/400 получила свое имя в честь первопроходцев разработки виртуальной памяти в 60-х годах. Чтобы понять происхождение этого термина, необходимо углубиться в историю.

Впервые виртуальная память появилась в компьютере Atlas, созданном в 1961 в английском городе Манчестере (Manchester). В те годы для изготовления памяти использовалась очень дорогостоящая технология магнитных сердечников. Большим программам требовалось много памяти, зачастую больше, чем было на компьютере. Чтобы программа могла поместиться в памяти, приходилось разбивать ее на малые фрагменты и хранить на магнитных дисках или барабанах.

Магнитные барабаны были популярны в начале 60-х годов. Барабан похож на жесткий диск, но у него по одной головке чтения/записи на каждую дорожку. В то время барабаны обеспечивали более высокую производительность по сравнению с дисками, так как исключалось время позиционирования головки на дорожку. С сокращением времени позиционирования барабаны вышли из употребления.

При разбиении больших программ на малые фрагменты управление памятью требовало от программиста больших усилий. Если фрагмент программы, который должен был исполняться, находился вне памяти, то программист вставлял команды считывания этого фрагмента в память с диска или барабана. Фрагменты программы назывались оверлеями (overlays), и значительная часть программирования заключалась в создании и управлении ими. Виртуальная память смогла устранить эту проблему. Память увеличилась, и программисты могли больше не беспокоиться о том, поместится ли в нее программа. Управление перемещением данных и программ в большой виртуальной памяти взяла на себя ОС.

В 1962 году Т. Д. Килбурн (T.D. Kilburn) с соавторами написал свою статью, посвященную системе памяти компьютера Atlas. В статье были такие слова: «. Система представляет программисту комбинацию память-барабан в виде одноуровневой памяти. Необходимое перемещение данных выполняется автоматически» [ 62 ] T.D. Kilburn, B.G. Edwards, M.J. Lanigan, F.H. Sumner. One-level Storage System./Ii?E Transactions on Electronic Computers. 1962. April. .

В связи с появлением в конце 60-х годов систем разделения времени — раннего этапа эволюции мультипрограммных ОС — многие производители компьютеров приняли виртуальную память на вооружение. При мультипрограммировании системная память разделена на несколько порций, в каждой из которых находится некоторая программа. Пока одна из программ ожидает завершения операции ввода-вывода, другая может использовать процессор. Если в памяти находится достаточное количество программ, то можно обеспечить постоянную загруженность процессора. Мультипрограммные ОС занимались тогда преимущественно пакетной обработкой.

Разделение времени — это разновидность мультипрограммирования, когда у каждого пользователя есть подключенный к компьютеру терминал. Так как при этом пользователи интерактивны (то есть программа управляется командами пользователя за терминалом), то на «раздумья» пользователей уходит какое-то время. Соответственно снижается загрузка процессора. Компьютер такого типа поддерживает больше пользователей, так что в памяти одновременно находится довольно много фрагментов программ. Интерактивным пользователям требуется быстрое время отклика, так что эффективное управление множеством фрагментов программ критически важно. Именно его и должна была обеспечить виртуальная память.