Генерация операционной системы ОС ЕС

С.В.Назаров 
Л. Г Барсуков 

ГЕНЕРАЦИЯ 

ОПЕРАЦИОННОЙ 
(ИОЕМЫ 
ОС ЕС 

Москва 
"Финансы и статистика" 

1985 

ББК 32.973 

Н19 
УДК 681.3.06 

Рецензенты: В. П. Данилочкин, А. В. Камордин 

Назаров С. В., Барсуков А. Г. 

Н19 
Генерация 
операционной системы 
ОС ЕС.— 
М.: Финансы и статистика, 1985. 175 е., ил. 

65 коп. 15 000 экз. 

Рассматриваются 
средства 
и методы 
генерации 
операционной 
системы ОС ЕС, правила составления задания на генерацию, 
макрокоманды генерации и другие важные вопросы 
оптимизации 
генерируемой 
операционной 
системы. 
Практические 
аспекты 
генерации 
ОС 
ЕС 
не 
освещены 
в 
литера|уре, 
и 
данная 
книга 
восполняет 
этот 
пробел. 

Д л я 
системных 
программистов 
и специалистов 
в 
области 
обработки данных. 

2405000000-018 
ББК 32.973 

010(01)—85 
0 0 
6Ф7.3 

© 
Издательство «Финансы и статистика», 1&85 

ВВЕДЕНИЕ 

В настоящее время в отечественной 
практике 
уже накоплен 
значительный опыт использования моделей ЕС ЭВМ-1 и ЕС ЭВМ-2 
и сформировался определенный научно-технический 
и методический материал [6, 10—12, 15—16, 18, 22—26, 36—39, 
41, 42, 44— 
46J, позволяющий квалифицированно решать вопросы эффективности эксплуатации вычислительной техники. Однако в ряде организаций технические и программные средства ЕС ЭВМ используются недостаточно эффективно, со значительной 
недогрузкой. 
Это во многом объясняется недостаточным знанием пользователями особенностей архитектуры ЕС ЭВМ 
и возможностей 
программного обеспечения, отсутствием определенной литературы, 
в 
которой рассматривались бы вопросы специфики 
использования 
аппаратных и программных средств ЕС ЭВМ применительно 
к 
конкретному целевому назначению. 

Основными отличительными особенностями 
ЕС 
ЭВМ 
являются универсальность, адаптируемость к применениям, 
возможность постепенного наращивания 
вычислительной 
мощности 
в 
большом диапазоне. 
Эти черты характеризуют 
как аппаратную 
часть, так и систему программного обеспечения. Адаптируемость 
к применению достигается, во-первых, возможностью выбора оптимальной конфигурации модели в соответствии с требованиями 
конкретного использования и, во-вторых, адаптацией общего программного обеспечения, главным образом операционной системы 
(ОС) с учетом этих же требований. 

Для достижения эффективности и обеспечения самой возможности функционирования ОС в вычислительных 
системах 
с небольшими объемами основной и внешней памяти адаптация ОС 
проводится статистически, т. е. путем предварительной настройки. 
Операционная система какой-либо конкретной ЭВМ или вычислительной системы является результатом 
специального 
процесса, 
называемого генерацией, который выполняется с помощью имеющихся в составе программного обеспечения 
специальных 
программных средств генерации. 
Под операционной 
системой 
семейства ЭВМ (моделей ЕС ЭВМ-1 и ЕС ЭВМ-2) 
в этом случае 
понимают как совокупность всех конкретных операционных систем, создаваемых при генерации, так и совокупность еще не настроенных модулей системы и программ генерации, наличие которых дает возможность получить 
некоторое множество конкретных операционных систем. 

1 
3 

В настоящее время широко используется ОС ЕС издания 6.1, 
имеющая модульное строение, в основу проектирования которой 
положены принципы параметрической универсальности, функциональной избыточности и функциональной избирательности. Широкая ориентация ОС ЕС издания 6.1 
на различные 
применения, 
высокая развитость и сложность ее структуры делают необходимым настройку ОС на конфигурацию технических 
средств 
конкретной системы пользователя с учетом класса решаемых 
задач, 
необходимых режимов работы, сервисных услуг и т. п. Такая настройка осуществляется путем генерации ОС с требуемыми свойствами. Операционная система ОС ЕС издания 6.1 имеет развитые средства генерации, широкие возможности 
по 
включению 
дополнительных компонентов и реализации 
выборочных 
функций. 

При организации вычислительного процесса и предоставлении 
пользователю ряда сервисных услуг операционная система сама 
потребляет значительную часть ресурсов ЭВМ. Затраты процессорного времени на работу операционной системы 
могут достигать 50% и более полного машинного времени, а объем основной 
памяти, выделяемой под ядро ОС и общую область LPA, составляет сотни Кбайт. При неудачной генерации ОС эти расходы могут значительно возрасти. Поэтому определяющее 
значение 
в 
обеспечении эффективного использования ЭВМ имеет правильная 
генерация операционной системы. Использование 
типовых вариантов 
ОС, 
поставляемых 
соответствующими 
организациями, 
часто бывает 
неэффективным, 
а иногда 
и вообще неприемлемым. 

Необходимо отметить, что техническая документация на ОС 
ЕС, освещающая вопросы генерации операционной 
системы, 
не 
содержит достаточно полной информации по генерации ОС, ориентированной на определенный класс решаемых задач. Это объясняется тем, что средства генерации ОС ЕС описываются в документации без связи с задачами, реализуемыми на ЭВМ. В документации на ОС ЕС и в изданной литературе, в той или иной 
степени касающейся вопросов генерации 
ОС ЕС, 
не показаны 
причины, приводящие к необходимости 
генерации 
конкретного 
варианта ОС. Возможности генерации ОС раскрываются только 
с помощью декларативных макрокоманд 
ОС и их параметров. 
В то же время отсутствуют рекомендации, позволяющие на основании характеристик решаемых задач и возможностей технических средств ЭВМ включать в задание 
на генерацию 
ОС конкретные 
декларативные макрокоманды и значения их параметров. Кроме того, отсутствует пример генерации 
ОС, 
представляющий весь процесс от момента принятия решения о необходимости генерации ОС ЕС до момента получения 
сгенерированной 
системы. Практически все примеры, представленные в документации по генерации операционной системы, имеют только иллюстративный характер. 

4 

Мало внимания уделено различным 
способам 
расширения 
возможностей ОС. В частности, не указано конкретно, как писать 
пользовательские SVC-программы. Описание сообщений, возникающих при генерации системы, не позволяет 
выявить и устранить ошибку в задании на генерацию ОС. Не объясняется физическая сущность ряда параметров 
макрокоманд 
и не описаны 
последствия использования того или иного значения параметров 
(потребности памяти, время функционирования и т. п.). 

Неудобством являются сообщения об ошибках, возникающих 
в процессе генерации ОС, которые выдаются на английском языке 
и не содержат рекомендаций для действия 
системного 
программиста. Не рассматриваются вопросы оптимизации ОС путем выбора рационального варианта генерации, а также вопросы оценки 
эффективности сгенерированной ОС. 
Это приводит к тому, 
что 
полученные в результате генерации пользователем структуры операционных систем далеки от оптимальных, что приводит к большим затратам машинного времени на работу программ ОС и 
к 
неэффективному 
использованию 
основной памяти вычислительной установки. В целом это снижает эффективность функционирования всей системы (АСУ, ИВС). 

Настоящая книга содержит рекомендации, позволяющие пользователю обоснованно провести генерацию операционной системы, решить вопросы ее оптимизации и оценить эффективность полученной системы. 

Большое внимание уделено вопросам использования измерительных средств ОС ЕС ЭВМ универсальному 
средству трассировки (УСТ) и системной мониторной программе (СМП), а также 
программных измерительных средств, разработанных 
авторами, 
для сбора 
статистики об использовании 
модулей ОС и получения численных значений показателей, характеризующих качество 
генерации ОС. Значительное место отведено решению задачи оптимизации структуры ОС. 

Материал книги изложен авторами таким образом, чтобы читатель вначале получил представление о сути процесса генерации 
операционной системы ОС ЕС, необходимых для этого средствах 
и последовательности проведения 
работ 
по генерации. 
С этой 
целью предварительно даются краткие 
сведения 
по основным 
принципам построения операционной системы ОС ЕС (гл. 1), затем рассматриваются этапы процесса генерации, 
необходимые 
средства (гл. 2) и сам процесс генерации (гл. 3). 

После изучения этого материала читатель будет подготовлен 
к рассмотрению вопросов разработки 
технического 
задания на 
генерацию операционной системы и программы генерации (гл. 4). 
Вопросы оценки качества проведения генерации, 
т. е. правильности разработки технического задания и целесообразности принятых решений при разработке программы генерации ОС, а также эффективности полученной конкретной операционной системы, 
рассматриваются в гл. 5. 

5 

Вполне возможно, что по результатам 
оценки качества генерации ОС пользователь не будет удовлетворен сгенерированной 
операционной системой. В этом случае возникает необходимость 
й ее доработке с целью улучшения (возможно и всех) характеристик операционной системы. Полезный 
материал 
для решения 
этих задач читатель найдет в гл. 6, в которой 
рассматриваются 
вопросы оптимизации операционной системы. 

При написании книги работа авторов распределилась следующим образом: С. В. Назаровым написаны введение, 
главы 1—2, 
пп. 4.1, 4.5, 5.1, 
5.2, 6.1, 6.2, 6.4; 
А. 
Г. Барсуковым — глава 
3, 
пп. 4.2—4.4, 6.5. Материал пп. 5.3, 5.4, 6.3, 6.6 и приложения написаны авторами совместно. 

f 

Глава 1 

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ 
ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ОС ЕС 

1. 1. НАЗНАЧЕНИЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ И ВОЗМОЖНОСТИ 
ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 

Операционная система ОС ЕС — это комплекс программ регулярного применения, предназначенный для планирования и организации 
вычислительного 
процесса 
по 
обработке 
заданий 
пользователей, распределения ресурсов ЭВМ и вычислительных 
систем (ВС), ввода-вывода и управления данными, автоматизации процессов подготовки программ 
и их прохождения 
в ЭВМ 
(ВС) и других вспомогательных операций обслуживания [11, 16, 
19, 43]. 

Целевое назначение операционной системы состоит в следующем: 

увеличении пропускной способности ЭВМ (ВС), т. е. в увеличении общего объема работы, выполняемой системой в единицу 
времени путем повышения эффективности использования ресурсов вычислительной установки; 

уменьшении времени реакции системы, т. е. в уменьшении интервала времени между моментом предоставления работы на обработку и моментом получения результата; 

повышении эффективности процессов разработки, отладки 
и 
выполнения программ за счет их автоматизации 
и предоставления разнообразных сервисных услуг; 

облегчении работы и повышении 
производительности 
труда 
операторов системы, обслуживающего персонала и пользователей; 

расширении сферы применения ЭВМ (ВС). 
Основными средствами увеличения 
пропускной 
способности 
системы с помощью ОС ЕС является непрерывная 
автоматическая обработка потока заданий и мультипрограммный режим работы, обеспечивающий высокую степень использования аппаратных и программных ресурсов системы. Уменьшение времени реакции достигается ограничением участия человека-оператора в управлении обработкой данных. 

Весь комплекс программ, входящих в состав ОС ЕС, делится 
на управляющую и обрабатывающие программы. Необходимо заметить, что по современному определению 
ОС 
обрабатывающие 
программы ОС ЕС следует отнести к той части общего програм
7 

много обеспечения, которая получила название системы автоматизации программирования. Однако, поскольку в технической документации на ОС ЕС обрабатывающие программы 
рассматриваются как составная часть операционной 
системы, 
далее 
они 
считаются 
неотъемлемыми 
компонентами 
операционной 
системы. 

Операционная система ОС ЕС предназначена для- организации 
эксплуатации всех моделей ЕС Ряда-1 (или ЕС ЭВМ-1) 
(кроме 
ЕС-1010 и ЕС-1021) и ЕС ЭВМ Ряда-2 (или ЕС ЭВМ-2) 
(кроме 
ЕС-1015) в конфигурациях с достаточно большим объемом основной памяти (не менее 256 Кбайт) и полным 
набором 
внешних 
устройств. Структура ОС ЕС приведена на рис. 1.1. 

Управляющая программа является основой операционной 
системы, организует и осуществляет контроль за 
ходом вычислительного процесса, определяет порядок 
выполнения 
обрабатывающих программ и обеспечивает выполнение сервисных операций, необходимость в которых возникает в ходе реализации управляющих программ. 

Основными компонентами управляющей программы являются 
программы управления заданиями, задачами и данными. 
Кроме 
того, в управляющую программу входят программы управления 
восстановлением 
вычислительного процесса, программа 
начальной загрузки, программа инициализации ядра, программное обеспечение средств телеобработки и программы обеспечения машинной графики. 

В операционной системе ОС 4.1 получил дальнейшее развитие 
телекоммуникационный метод доступа, 
значительно 
расширена 
номенклатура периферийной графики. Введены средства диалогового удаленного ввода заданий (ДУВЗ), которые предоставляют 
пользователям возможность доступа к системе с абонентских пунктов (АП), оснащенных пишущей машинкой. 

Операционная система ОС 6.1 является дальнейшим усовершенствованием и развитием операционной системы 
4.1 и обеспечивает работу как средних, так и больших моделей ЭВМ, 
а также работу многомашинных комплексов. 
В отличие 
от прежних 
изданий ОС 6.1 обеспечивает режим 
мультипрограммирования с 
переменным числом задач, совместно использующих виртуальную 
память (для моделей ЕС ЭВМ-2). Кроме того, ОС 6.1 дает возможность комплексировать модели ЕС ЭВМ 
по общему 
полю 
внешней памяти, адаптеру канал-канал и каналам прямого управления. 

Имеются 
два 
исполнения 
ОС 
издания 
6.1—основное 
(Ц51.804.006) и исполнение 01 (Ц51.804.006 — 01), которые дополнительно к возможностям ОС издания 4.1 обеспечивают 
[41, 45]: 
организацию виртуальной памяти объемом 16 Мбайт для системы и пользователей; 

работу расширенного средства дисплей-консоли; 
работу средств машинного комплексирования; 
метод доступа ввода-вывода на микрофиши; 

8 

Средства 
управления 
бос становлением 
вычисли 
тельного 
процесса 

Операционная 
система 
ОС 

I 

Упраёляющая 
программа 
1 Г 

Управление 
заданиями 

Глабный 
планировщик 

Планировщик 
заданий 

Программа 
системного 
воода 

Инициатор 
терминатор 

Программа си с темного вызола 

ДУВЗ 

Программа начальной 
загрузни 

Программа иници• 
ализации 
ядра 

IСупервизор 
оверлейных 
программ 

I 
Супервизор 
памяти 

J 
Управление 
задачами 

Супервизор 
прерываний 

Супервизор 
задач 

Супервизор 
Ъ-бы 
Вода
- 
Диспетчер 

• 
Супервизор 
страниц 

Программа 
загрузни 

Управление 
данными 

послевовательная 
организация 
данных 

-послеВо-\ 
'отельная организаиия 
данных 

Прямая 
организация 
данных 

Библиотечная организация данных 

Программное 
обеспечение 
телеобработки 

базисный телекоммуникационный 
метод доступа 

UffutuQ телеком муникциионныи 
метод доступа 

Виртуальный 
метод доступа 

Обрабатывающие 
программы 

- 
Фортран 

Г 
Компиляторы 

Ассемблер 

Пл/1 

- 
Йлгол 

- 
Кобол 

L 
РПГ 

средства 
отладки 
программ 

монитор бинамическоа 
отладки 

Средства 
получения 
дампоо 

- | 
ТЕСТРЙН 
| 

Сервисные 
программы 

Редактор 
связей 

- 
Загрузчик 

Программа 
, Сортировкаобъединение ' 

Обслуживаю щие программы 

Автономные 
программы 
обслуживание 

Системные лрограммьI 
обслуживания 

Программа ойсмжцьдг" 
бород 

'Жибания на"анных 

Программа 
обслуживания 
системного 
программиста 

Средства 
генераций 

ТрШстЕа 
учета 
и 
контроля 

СМП 

УСТ 

Средства 
пользователя 

программное 
обе с 
печение 
машинной 
• графики 

Графический 
^етод 
доступа 

Программные средства разработки 
программ графических 
приказов 

HQ.:.. 
проолемнл 
ориентированные 
програм 
яммы 

Пакет 
графических 
подпрограмм 

Рис. 1.1. Структура операционной системы ОС ЕС 

расширение функциональных возможностей 
средств измерения и учета; 

использование монитора динамической отладки; 
режим разделения времени; 
динамическую реконфигурацию внешних устройств; 
использование новых периферийных 
устройств, 
в том числе 
магнитных дисков (МД) емкостью 100 Мбайт. Операционная система ОС 6.1 исполнения 01, кроме возможностей основного 
исполнения, обеспечивает: 

виртуальный метод доступа (VSAM); 
дополнительные возможности средств восстановления и диагностики; 

усовершенствованные средства генерации; 
усовершенствованные обслуживающие программы; 
использование новых технических средств. 
Операционная система ОС 4.1 может быть использована 
на 
всех моделях ЕС ЭВМ с объемом ОП не менее 256 Кбайт и количеством накопителей на сменных 
МД типа ЕС-5050 
не менее 
трех или ЕС-5061 не менее двух. Для использования ОС 6.1 в режимах MFT и MVT необходимо не менее 512 Кбайт ОП, 
а для 
работы в режиме SVS — не менее 1 Мбайт ОП. В связи с этим следует заметить, что использование ОС 6.1 на ЭВМ средней производительности менее эффективно, чем ОС 4.1. 

Операционная система ОС ЕС обеспечивает два режима работы: пакетньщ^(для изданий 4.1, 6.1) и коллективного пользования (для издания 6.1). 

Работа в пакетном режиме обеспечивает непрерывное 
и эффективное использование ЭВМ. Однако время от момента поступления задания в систему до предоставления 
результатов 
обработки пользователю может оказаться значительным. В пакетном 
режиме могут использоваться 
несколько 
различных 
вариантов 
управляющей программы, которые формируются во время генерации: управляющая программа мультипрограммного режима работы с фиксированным числом задач (до 15)—MFT, с переменным числом задач (до 15)—MVT 
и с виртуальной 
памятью — 
SVS (для ОС 6.1). 

Различие режимов MFT и MVT заключается в способах распределения основной памяти (определении разделов памяти) 
и 
определения количества заданий, одновременно включаемых 
в 
обработку. Для режима MVT распределение памяти и количество 
заданий изменяются динамически в процессе 
работы 
системы. 
Для режима MFT эти характеристики устанавливаются до начала 
работы и в ходе вычислительного процесса не меняются. 

В режиме SVS число 
разделов 
(а следовательно, 
одновременно обрабатываемых заданий) зависит 
от числа 
работающих 
инициаторов. Другие ограничения связаны с организацией виртуальной памяти. 

Работа в режимах коллективного 
пользования 
обеспечивает 

10