Компьютеры и операционные системы, разработанные этими фирмами, многое взяли из проектов, подобных MULTICS. В этой среде родилась и операционная система Unix, созданная в Bell Laboratories. Проекты этих компаний представляют собой вариации на одни и те же темы - вот почему они так походили друг на друга. Можно ли было ожидать здесь появления чего-либо радикально нового?» - скажет позже один из инженеров фирмы IBM.
В отличие от своих предшественниц, MULTICS разрабатывалась на интерпретируемом языке высокого уровня PL/1, созданного на основе АЛГОЛА, ФОРТРАНА и КОБОЛА и ориентированного в первую очередь на задачи моделирования. Это был довольно развитый язык, поддерживающий работу со списками и другими сложными структурами данных и первый, для своего времени, допускавший выделение памяти под переменные различными способами.
Так, например, программа, вычисляющая факториал, могла выглядеть следующим образом:
· FACT: PROC OPIONS (MAIN);
· DCL N DEC FIXED (2), Z FIXED(15);
· GET LIST(N);
· Z=6;
· DO I=4 TO N;
· Z=Z*I;
· END;
· PUT DATA(Z);
· END FACT;
Для сравнения, та же программа, написанная на языке Си, с легкостью умещается в одну строку:
· for (int i=1;i-n;i++) int z=z*i;
Но каким бы вычурным и многословным не был синтаксис PL/1, писалось на нем намного быстрее, чем на ассемблере, и к 1968 году (то есть спустя три года после начала проекта) MULTICS начала обретать черты законченной операционной системы.
Сдерживаемые катастрофическим недостатком оперативной памяти, разработчики додумались до виртуальной памяти со страничной организацией, широко используемой сегодня в таких операционных системах как UNIX и Windows. Виртуальная память имела сегментно-страничную организацию, отделяя сегменты данных от программного кода. Все сегменты имели атрибуты защиты, определяющие привилегии доступа. Перед каждой попыткой чтения/записи данных или исполнения кода чужого сегмента операционная система проверяла наличие прав на такую операцию, гарантируя надежную защиту критических участков кода от посягательств злоумышленников или некорректно работающих программ. К слову сказать, ни UNIX, ни Windows не обеспечивают подобной многоуровневой защиты. Отделяя прикладные приложения от ядра операционной системы, они в то же время позволяют уронить это самое ядро некорректно написанным драйвером, имеющим равные с ядром привилегии. Кстати, в Windows NT ядро - ни что иное, как совокупность драйверов.
Именно в MULTICS впервые появилось возможность динамического связывания модулей в ходе выполнения программы, более известная современному читателю по этим пресловутым DLL в Windows. Такой прием логически завершил эволюцию совершенствования оверлеев, обеспечив единый, унифицированный интерфейс для всех программ, позволяя сэкономить значительную часть оперативной памяти и процессорных ресурсов. Один и тот же модуль (например, подпрограмма вывода сообщений на экран) теперь по потребности динамически загружался с диска и мог использоваться несколькими приложениями одновременно. Правда, при такой организации возникали проблемы совместного использования библиотек. Допустим, некое приложение, загрузившее для своих нужд динамическую библиотеку и считающее ее «в доску своей», в действительности оказалось отосланным к уже загруженному в память сегменту, активно используемому и другими приложениями. Что произойдет, если приложение, считающее библиотеку своей, попытается ее слегка модифицировать (при условии, что необходимые права у него есть)? Разумеется, незамедлительно грохнутся все остальные приложения, для которых такой поворот событий окажется полной неожиданностью. Поэтому, разработчики придумали механизм «копирования при записи» - при первой же попытке модификации коллективно используемого сегмента создается его копия, предоставляемая в полное распоряжение модифицирующему коду. Немногие из современных систем поддерживают такую возможность! [59]
Иерархическая файловая система впервые появилась именно в MULTICS, а не в UNIX, как пытаются утверждать некоторые поклонники последней. Файловая система MULTICS не только допускала вложенные директории, но и объединяла в одну логическую древовидную структуру файлы, физически расположенные на разных носителях. На уровне реализации это выглядело двоичным деревом, в узлах которого находились именованные каталоги, а листьями выступали ссылки на файлы. Современные операционные системы UNIX и Windows используют упрошенный вариант такой схемы.
А проецируемые в память файлы (memory mapped files) родились вовсе не в Windows NT, а в том же MULTICS. Традиционно файл читался в память, а если этой памяти оказывалось недостаточно, считанные фрагменты вновь сбрасывались на диск. Кому-то из разработчиков MULTICS это показалось слишком неэкономичным, и он предложил спроецировать файл в виртуальную память [60], а затем и вовсе объединить подсистему ввода/вывода с менеджером виртуальной памяти. Таким образом, удалось просто и элегантно сократить число обращений к диску, попутно выкинув часть дублирующего кода из операционной системы.
Оконный интерфейс, обособленный в отдельную подсистему, также впервые появился в MULTICS. Конечно, ни о какой графике и мыши речь еще не шла, но взаимодействие с пользователями даже по современным понятиям было достаточно удобным и наглядным, а в то время и вовсе выглядело огромным прогрессом и шагом вперед.
Но, помимо очевидных успехов, не меньше было и недостатков. Система оказалась необычайно прожорлива и для эффективной работы требовала оборудования астрономической стоимости. Даже с учетом снижения цен на компьютеры, рынок потенциальных покупателей был смехотворно мал. Практически единственным пользователем MULTICS оказалась компания Ford. Остальные были не в состоянии выложить требуемую сумму (к тому же платить приходилось не только за «железо», но не в меньшей степени и за саму систему).
Видя все это, руководство Bell Labs посчитало свое дальнейшее присутствие в проекте бессмысленным и в 1969 году вышло из него. Но в MIT продолжали совершенствование системы и к октябрю того же года довели ее до законченного состояния, но, как и предрекала Bell Labs, своего покупателя система не нашла и осталась невостребованной.
С этого момента и начался отсчет истории системы UNIX. Объявив о прекращении участия в проекте, Bell Labs отозвала всех своих разработчиков, среди которых оказались Деннис Ритчи, Кен Томпсон, Мак Илрой и Джон Осанна. Движимые желанием использовать накопленный опыт для создания дешевого и нетребовательного к аппаратным ресурсам усеченного варианта MULTICS, они обратились к администрации руководства Bell Labs с просьбой приобрести для этой цели компьютер среднего класса и выделить некоторую сумму под проект. Однако компания, разочарованная провалом MULTICS, отказалась финансировать эту затею. Сейчас все больше историков сходятся на том, что формулировка проекта выглядела недостаточно убедительной и неаргументированной. По другому мнению: Bell Labs просто охладела к операционным системам и не видела в них никакого источника прибыли - одни расходы.
Однако отказ ничуть не смутил разработчиков. И Томпсон вместе с Ритчи и Кэнадаем приступили к проектированию файловой системы будущей операционной системы на бумаге! В процессе этого занятия в голову Томпсона пришла блестящая мысль - объединить подключенные к компьютеру устройства вместе с файлами в одну иерархическую систему. Переполненный желанием испытать свою идею на практике, он обнаружил в одном из «пыльных углов фирмы» редко используемый PDP-7 и получил разрешение руководства позаимствовать его во временное использование. Наученный горьким опытом, Томпсон ни слова не упомянул об операционной системе и объяснил свою потребность в компьютере… желанием перенести на него игровую программу «Space Travel» («Космическое Путешествие»), написанную им в том же 1969 году в ходе проекта MULTICS на языке Фортран под операционной системой GECOS (стандартной ОС для компьютеров General Electric). В то время к компьютерным играм относились куда серьезнее, чем сейчас, и заверения Томсона, что, переписав ее на ассемблер, он добьется значительного увеличения производительности, склонили руководство к временному выделению техники и освобождению его ото всех остальных дел на фирме.