Что такое UNIX и зачем он нужен

Что такое UNIX и зачем он нужен

Операционная система, которая изменила мир, хотя в ней почти никто не работал

В 1970-х годах в мире появился UNIX — операционная система, из которой растут ноги у большинства современных операционок. Для своего времени это был технологический прорыв, а заложенные там принципы мы используем до сих пор. В этой статье — что же там было такого революционного. 

👍 Статья расширяет кругозор и помогает лучше понять информатику, но не имеет прикладной ценности. Если вам нужно что-то прикладное — прочитайте про размеры элементов в CSS.

Однозадачные компьютеры

Когда компьютеры только начали появляться, то работали они примерно так:

  1. Компьютер включался.
  2. Находил на носителе информации первую команду программы, которую нужно выполнить.
  3. Выполнял эту команду и переходил к следующей.
  4. Так происходило, пока в программе не заканчивались шаги или она сама не останавливалась. Тогда специальными командами оператор говорил компьютеру, где найти код для другой программы, или запускал первую программу заново.

Получается, что они работали в однозадачном режиме: работает только одна программа, а для запуска второй нужно остановить первую. По этому принципу до сих пор работают контроллеры в ваших микроволновках и холодильниках, а также контроллеры типа Arduino. 

Сначала такой подход всех устраивал, потом стало неудобно.

Многозадачные компьютеры

Чтобы компьютер работал более эффективно, программисты написали код, который управляет работой всего компьютера — операционную систему.

Первые операционные системы были псевдомногозадачными. Это значит, что они не запускали одновременно несколько программ, а в цикле по очереди брали по одной команде из каждой программы и выполняли их. Так как переключение между командами из разных программ происходит быстро, то создаётся впечатление, что они работают одновременно.

Потом эту проблему тоже решили, и компьютер мог выполнять несколько программ действительно одновременно, чтобы они не мешали друг другу. Так появились многозадачные операционные системы. 

Но в то время домашних компьютеров не было, а желающих поработать за университетским компьютером было много, поэтому все работали по очереди. Например, один лаборант работал на нём с часу до двух, второй — с двух до трёх, а научный руководитель работал за компьютером с трёх до шести.

При этом мощности компьютеров уже хватало на то, чтобы с ним мог работать второй пользователь, не замедляя работу первого. А вот операционных систем, которые бы так умели, — не было. И здесь появляется UNIX.

UNIX — многопользовательская операционная система

Создатели UNIX Кен Томпсон и Деннис Ритчи (который потом напишет язык C) решили проблему так:

  1. Есть один центральный компьютер — сервер, на котором выполняются все программы.
  2. Если кто-то хочет поработать за этим компьютером, то он подключается к нему не напрямую, а через терминал. Терминал — это монитор и клавиатура, которые соединены с сервером. Сам терминал ничего не считает, а только отправляет и получает результаты с сервера.
  3. Пользователь вводит свой логин и пароль и получает право запускать на сервере программы, которые ему нужны. При этом на сервере может быть запущено одновременно много программ от разных пользователей.
  4. Сервер помнит, кто на каком терминале зашёл под каким логином, поэтому результаты работы программы он отправляет в нужный терминал.

Со стороны пользователя кажется, что весь сервер в его распоряжении, но на самом деле сервером могут пользоваться одновременно десятки человек и не знать о том, что сервер выполняет что-то ещё. Сейчас это звучит обычно и примитивно, но для того времени это был прорыв.

Операционную систему, которая умеет всё это делать, назвали UNIX — сокращение от Uniplexed Information and Computing Service (единый информационно-вычислительный сервис). Изначально это называлось UNICS, но потом последние две буквы превратились в одну.

Что нового появилось в UNIX, чего до неё не было

Вот что впервые появилось именно в UNIX — и в виде идей, и в виде готового кода:

Файловая система с любой глубиной вложенности. Мы сейчас привыкли к папкам, в которых можно создавать другие папки, а в них третьи и так почти до бесконечности. Но до UNIX глубина вложенности была ограничена — нельзя было создать, например, папку внутри другой папки.

Модель работы с файлами. Пользователю раньше нужно было самому предусмотреть формат, размер и физическое размещение файлов на диске. В UNIX это всё взяла на себя операционная система.

Работа с программами напрямую. До UNIX настройку работы всех программ можно было сделать только в командной строке: запустил → компьютер что-то посчитал → показал результат. Если нужно изменить параметры, то это надо было делать через командную строку. В новой системе можно было менять настройки программ прямо внутри них — именно так и устроены сейчас все программы.

Вывод всего как текста. Раньше компьютеры работали с битами и выводили битовые последовательности. Их нужно было отдельно разбивать на нужные фрагменты или использовать встроенные программы для перевода битов в байты, а из них — в текст.

В UNIX единица вывода — это не бит, а байт. А в байт как раз умещается символ текста, а значит, с ним можно работать как с текстом: искать, склеивать с другими, отправлять в файл и так далее.

Регулярные выражения  стали использоваться не только в профессиональных задачах, но и как основа для обработки вывода программ.

Язык C. Этот язык появился в UNIX как замена языка B. Но B был интерпретируемым языком (как Python), и для запуска программ нужен был его интерпретатор. Язык C — компилируемый, а значит, готовые программы можно запускать на любом совместимом компьютере, даже если на нём нет компилятора C.

Протокол TCP/IP. До UNIX этот протокол не был популярен, и компьютеры связывались друг с другом по более старому протоколу, который не имел столько возможностей. Теперь благодаря этой операционной системе весь мир пользуется интернетом, построенным на протоколе TCP/IP. Справедливости ради, этот протокол появился не в первой поставке UNIX. 

Как работают в UNIX

Для управления этой системой почти всегда используется командная строка. Есть, конечно, и графический интерфейс для некоторых систем и задач, но штука в том, что UNIX заточен на работу в серверах. А у серверов чаще всего нет ни клавиатуры, ни монитора — только сетевые соединения, через которые пользователи и соединяются с сервером, чтобы им управлять.

Что такое UNIX и зачем он нужен
Интерфейс командной строки в FreeBSD — Unix-подобной операционной системе

Как UNIX стал стандартом

С середины 1970-х годов идёт довольно мутная история, в которой компания
AT&T долго и небезуспешно пытается заработать на UNIX, а американские университеты и инженеры-любители делают свою открытую версию. Идёт конкуренция между стандартами, инструментами, поставками и протоколами. 

Конкуренция выливается в то, что у UNIX появляется множество более совершенных потомков. Их мы называем Unix-подобными системами. 

Можно сказать, что Unix-подобность — это такой набор правил, условностей и стандартов, которых должны придерживаться новые операционки, чтобы сохранять преемственность и некоторую совместимость. То есть такой ГОСТ для операционных систем. Операционка может быть и без ГОСТа, но с ним лучше. 

Где сегодня используется UNIX

В чистом виде UNIX сейчас используется только на серверах и оборудовании связи. Всё дело в том, что для домашнего использования эта система подходит слабо: у неё нет встроенного графического интерфейса и все операции и программы нужно настраивать вручную.

Зато если нужна гарантированная надёжность, производительность и масштабируемость, особенно при сетевых нагрузках, — используют UNIX или производные от неё. Про них сейчас тоже расскажем.

UNIX-подобные системы

На основе оригинальных версий Юникса появилось много разных операционных систем: BSD, Solaris, HP-UX и даже MacOS, который сделан на основе BSD версии 4.4. Идеи, которые были заложены 50 лет назад, оказались настолько рабочими, что применяются до сих пор.

А ещё есть Linux и его производные — RedHat, Calculate, Ubuntu и ещё сотня дистрибутивов. Многие думают, что Линукс — это развитие Юникса, но на самом деле это полностью самостоятельное и независимое от него семейство операционных систем, хотя и слова похожие. Про Линукс обязательно расскажем в следующей статье.

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Даня Берковский

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Олег Вешкурцев

Получите ИТ-профессию
В «Яндекс Практикуме» можно стать разработчиком, тестировщиком, аналитиком и менеджером цифровых продуктов. Первая часть обучения всегда бесплатная, чтобы попробовать и найти то, что вам по душе. Дальше — программы трудоустройства и компенсация, если вы пойдёте работать в «Яндекс».
Начать карьеру в ИТ
Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию
Еще по теме
Как работает сканер отпечатка пальца
Как работает сканер отпечатка пальца

Удобно, но не всегда безопасно.

TypeScript — как JavaScript, но может больше
TypeScript — как JavaScript, но может больше

Способ избежать проблем JavaScript в больших проектах.

За что админы любят SSH

И почему вам тоже нужно его полюбить.

Как начать программировать с нуля

Подборка материалов для начинающих.

Кто такой тимлид (он же Lead)

Как устроена работа человека, которого слушают даже сеньоры.

«Никто не верил, что я сама пишу код»

Анастасия Никулина: о дата-сайнс, ютубе и программировании.

Почему разработчики любят запускать Doom на разном железе

Потому что это очень просто.

Нужно ли вам учить Swift?

Что особенного в этом языке и чем он выгоден.

Зачем нужна командная строка в современных компьютерах

Разбираемся на Маках и Винде.

Flipper Zero: как устроен хакерский тамагочи
Flipper Zero: как устроен хакерский тамагочи

И сколько на нём можно заработать.

Сравнение: классы против функций
Как учатся нейронки

Самое простое объяснение на картинках.

MySQL — царица баз
MySQL — царица баз

Она сложная, но с ней всё просто.

medium