Текст книги "Прикладные свободные программы и системы в школе"

Автор книги: Максим Отставнов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 13 страниц)

Максим Отставнов
Прикладные свободные программы и системы в школе

Введение. Зачем программам быть свободными?

На сегодня в школе, как и в некоторых других сегментах рынка, преобладают «альтернативные», нестандартные операционные системы и платформы (такие, как «МС-ДОС», «Майкрософт Уиндоуз», «Майкрософт Уиндоуз НТ», «МакОС» версий до X). Пользование ими описывается в учебниках, на них ориентируются авторы отечественных учебных программ.

В течение долгого времени «цена вопроса» просто не становилась поводом для сколько-либо серьезного анализа – ни для кого не секрет, что доля контрафактного ПО в российских школах очень высока, а общественное мнение, увы, пока склонно считать «легальность» программного обеспечения вопросом скорее отвлеченно-академическим, нежели насущно-практическим, а уж там, где дело касается зарубежных правообладателей, – относиться к нему не как к «пиратскому», а как к «трофейному» (что, впрочем, также имеет свои основания).

Имеются очень, на наш взгляд, веские причины, чтобы постепенно отказаться от этой недоброй традиции и вернуться в русло, более соответствующее магистральным линиям развития информационных и коммуникационных технологий:

нестандартные системы ненадежны и небезопасны. С распространением в школах компьютеров и особенно сетей (включая доступ к региональным и глобальным сетям) ущерб от вирусов, несанкционированного доступа к информации и т.п. станет заметной статьей издержек информатизации;

нестандартные системы дороги. Практически для всех стандартных технологий имеются свободные реализации (или, по крайней мере, конкурентный рынок реализаций), в то время, как ожидать появления свободной реализации, допустим, интерфейса той же «Майкрософт Уиндоуз» в обозримом будущем не приходится, и цены будут оставаться монопольно завышенными. Мы не сторонники «экономии на детях», но, право же, выделяемые на информатизацию школы деньги можно расходовать гораздо более разумно – от их вложения в перспективные разработки до повышения окладов учителей и обслуживающего персонала;

нестандартные системы ограничивают выбор оборудования и зачастую предъявляют завышенные требования к его параметрам;

поставщик нестандартных систем и его партнеры получают неосновательное преимущество в других сегментах рынка. Если целенаправленно подменять обучение в школе общим принципам и стандартным технологиям изучением конкретных программ, через некоторое время специфические навыки пользования ими распространятся в обществе настолько, что поставщикам конкурирующих технологий и решений пробиться на рынок будет совсем нелегко;

использование несвободного ПО отрезает учащихся (и их наставников!) от современных технологических решений.

Могут ли сегодня свободные реализации стандартных технологий качественно обеспечить учебный процесс в школе? Вопрос неоднозначный, и мы видим ответ на него двояким:

с технической точки зрения – безусловно. Имеющийся пул СПО с избытком перекрывает потребности любого разумного учебного курса по информатике, причем большинство программ способно работать на массовом и недорогом оборудовании, распространенном в школах (ПК архитектур IBM PC и «Эппл Макинтош», терминальные классы от «Сан Майкросистемз» на процессорах «УльтраСПАРК» и т.п.), включая весьма «пожилые» модели. Некоторые программы требуют определенных усилий по локализации (переводу элементов интерфейса и документации), однако эти затраты на порядок меньше, чем стоимость «легализации» несвободных альтернатив;

с организационной – все зависит от того, как поставить дело.

Мы не беремся предсказывать масштабы и темп освоения свободного ПО российской школой, но заметим, что любые попытки волевого «насаждения» тех или иных решений или конкретных систем «сверху», на наш взгляд, к успеху не приведут.

Гораздо разумнее со вниманием отнестись к тому интересу, который уже проявляется учителями к свободному ПО (и наоборот, авторов и поставщиков свободных программ – к учебному процессу) и поддержать процесс его освоения в том темпе, который окажется «естественным».

В начале 2002-3 учебного года к автору обратилась группа методистов с предложением описать десяток наиболее применимых в школьной учебной практике программ. Полагая, что такой рассказ интересен и более широкой аудитории, автор договорился с редакцией «Информатики» (приложения к газете «Первое сентября»), о «цикле лекций» на страницах этого издания[1]1
  Первые десять «лекций» упомянутого цикла также публиковались отдельной брошюрой[73]73
  Максим Отставнов. «Прикладные свободные программы в школе». – М.: «Медиа Технолоджи сервис», 2003.


[Закрыть].


[Закрыть], текст которых использован в этой книге, так же как и текст «лекций» следующего цикла «Введение в открытые ОС» (2003-4 уч. г.), публикуемого там же[2]2
  Пользуясь случаем, мы рады поблагодарить редакцию «Информатики» за возможность обратиться к широкой педагогической аудитории и, конечно же, всем читателям за отзывы, замечания и предложения, которые мы постарались учесть при подготовке этой книги.


[Закрыть].

0.1 Право и экономика ПО

Поскольку существует изрядная путаница с терминологией, имеет смысл привести определения далее используемых терминов. Это особенно уместно, когда мы говорим о программах в школе, ведь свободное ПО пока очень слабо проникло в эту важнейшую сферу применения компьютеров.

Свободными называются программы, автор (или иной обладатель имущественных авторских прав) которых опубликовал (обнародовал) их в сопровождении так называемой «свободной лицензии», или, если следовать терминологии отечественного законодательства, публичного авторского договора, передающего приобретателю права: 0) пользоваться программой для любых целей (в рамках российского законодательства это тавтология, так как у правообладателя нет правомочия ограничивать цели, в которых собственник экземпляра программы может ее применять) и на неограниченном количестве компьютеров или мест в сети; 1) беспрепятственно получать доступ к ее исходным кодам; 2) изготовлять (производить) неограниченное количество дополнительных ее экземпляров, как для собственного пользования, так и для распространения или сдачи в прокат/аренду на тех же условиях, возмездно или безвозмездно (по своему выбору); 3) модифицировать ее как для собственного пользования, так и для распространения на тех же условиях.

Конкретная «лицензия» (условия конкретного договора) могут предоставлять приобретателю дополнительные правомочия, безусловно или на определенных условиях, и это не делает программу несвободной. Несвободной является программа, распространяемая на условиях, ограничивающих вышеперечисленные права приобретателя.

Свободные программы (free software) не следует, как это часто делают, путать со «свободно распространяемыми» (shareware, иногда почему-то называемыми у нас «условно-бесплатными») или «бесплатно лицензируемыми» (freeware).

Также следует иметь в виду, что, хотя термин «программы с открытыми исходниками» (open source software) часто используется как синоним «свободных программ», им иногда злоупотребляют.

Свободное ПО не следует путать и с «открытым» (open systems, open software): «открытость» относится к соблюдению стандартов на интерфейсы, и только, а свобода – к условиям лицензирования и модели разработки.

И наконец, не следует путать «коммерческое» с несвободным, а «некоммерческое» – со свободным. Значительная часть (вероятно, большая) свободного кода разрабатывается в коммерческих рамках. В то же время, существует большое количество некоммерческого несвободного кода (freeware).

Узел терминологических тонкостей и концептуальных сложностей можно разрубить, введя такое определение: свободные программы – это программы, все услуги по разработке, модификации, сопровождению и поддержке которых продаются на свободном рынке.

Если, например, свободный дистрибутив какой-либо версии «ГНУ/Линукс», включающий, помимо операционной системы и нескольких операционных сред, большое количество прикладных программ, стоит от нескольких десятков до нескольких тысяч рублей (в то время, как «набрать» даже небольшую часть этой функциональности программами несвободными может обойтись и в десять, и в сто раз дороже[3]3
  Например, типичная цена одно-двухдискового дистрибутива российской сборки, включающего софт, достаточный для обеспечения школьной программы по информатике, не превышает трехсот рублей, в то время, как комплект из «Майкрософт Уиндоуз» и «Майкрософт Офис», покрывающий лишь часть программы, со всеми скидками обойдется не дешевле трех тысяч на каждое рабочее место.


[Закрыть]), причина этому не в «бесплатности» чего-либо, а в конкурентности рынка.

Мы избавим читателя от обсуждения анатомии рынка (как формируются цены, кто, за что и каким образом вознаграждается), отослав интересующихся к соответствующей литературе [2, 3]. Важно то, что этот рынок успешно развивается уже в течении четверти века, есть примеры исполнения им задач, немыслимых для отдельных корпораций (самый яркий из них – разворачивание в девяностых на основе свободных программ и систем всемирного сообщества сетей Интернет), и, наконец, то, что после некоторых колебаний, большая часть лидеров компьютерной отрасли сегодня практически однозначно высказывается в поддержку свободного ПО.

0.2 Применимость СПО при реализации «Обязательного минимума...»

Информатика, будучи относительно молодым предметом в школьной практике (особенно в сравнении с учебными предметами, чей «возраст» превышает две тысячи лет), с неизбежностью вызывает споры среди теоретиков педагогики и практикующих учителей о своем содержании. Спорят и о том, прагматическая (знакомство с миром компьютерных технологий) или теоретическая (основы компьютерных наук) ориентация должна превалировать в школе, и о том, стоит ли программирование делать частью общего школьного образования, и даже о том, должна ли информатика развиваться в виде отдельного предмета. Периодически этот спор выплескивается за рамки профессионального педагогического сообщества на страницы печати, что также вполне понятно.

Мы попытаемся в данном случае уклониться от участия в этом споре и не заявлять свою позицию. Возможно, это не вполне соответствует традициям русского интеллигентского общества, в котором не принято, не решив ряда «последних вопросов» (в том числе, кто виноват, что делать и, главное, чему и как учить), предпринимать какие-либо действия. Но рамки у этой книги вполне прагматические, и можно только надеяться, что данные в таких рамках ответы окажутся в достаточной степени инвариантными для ответов на вопросы более глубокие (и, охотно согласимся, в конечном итоге более важные), и что-то полезное для себя в изложенном материале найдут партизаны самых разных точек зрения по этим глубоким и важным вопросам.

Упомянутые прагматические рамки заключаются в следующем. Если для освоения грамотности и счета школьнику неплохо бы овладеть ручкой и карандашом и понять, чем одна от другого отличается (вне зависимости от того, выделяется ли чистописание в отдельный учебный предмет, как это было принято ранее, или же, как сейчас, освоение инструментов письма идет на тех же уроках, где ученик знакомится с буквами и их чтением), то уж наличие в «Обязательном минимуме содержания образования по информатике»[81]81
  Министерство образования Российской Федерации. «Обязательный минимум содержания образования по информатике».


[Закрыть] списка приложений компьютера («информационных технологий»), с которыми стоит познакомить школьников, протестов у нас не вызывает.

Среди них:

создание и редактирование текстов (в широком смысле),

создание и редактирование растровой графики,

создание и редактирование векторной графики,

работа с электронными таблицами,

работа с базами данных,

работа с электронной почтой и новостными конференциями,

обмен файлами в сетях,

работа с мультимедиа (только уровень Б),

работа с распределенными гипермедиа (WWW) в сетях.

Кроме того, другие пункты «Минимума» (не отнесенные авторами к «информационным технологиям») также с неизбежностью подразумевают знакомство с определенными приложениями компьютера (если, конечно, автор конкретного курса не предпочел чисто теоретический режим знакомства с материалом, соответствующим тому или иному пункту).

Например, для того, чтобы предметно показать учащимся разницу в различных способах представления (кодирования) информации (п. 2 «Обязательного минимума...»), неплохо иметь под рукой соответствующую программу просмотра. Знакомство с языками программирования (п. 5) предполагает и знакомство с интерпретатором или компилятором и другими компонентами инструментальной среды и т.д. и т.п. Ну и, разумеется, чтобы учащийся мог работать со всеми этими программами, ему необходимы базовые навыки обращения с операционной системой/средой (вне зависимости от того, присутствует ли такая тема отдельной строкой в учебном плане).

Поскольку, как упоминалось выше, СПО развивалось в направлении от инструментальных программ к системным и, далее, к прикладным, сегодняшнее положение дел, при котором все перечисленные приложения имеют свободную реализацию, сложилось не сразу. Однако уже в течение нескольких лет основная масса свободных прикладных программ находится на уровне, достаточном для их применения в школьном учебном процессе, и в педагогическом сообществе постепенно накапливается опыт их использования.

В России, насколько нам известно, наиболее последователен в этом плане опыт Центра компьютерных технологий Московского государственного индустриального университета, сеть которого используется, в том числе, и для практических занятий учащихся московских школ[4]4
  В ноябре 2001 года, во время рабочей встречи «Свободное программное обеспечение», проведенной Высшей школой экономики и издательским домом «Компьютерра» в рамках разворачивания федеральной целевой программы «Электронная Россия»[74]74
  Максим Отставнов (ред.). «Свободное программное обеспечение: бизнес-модели и корпоративные инициативы» – М.: ГУ-ВШЭ, 2001. Расширенную версию этого сборника можно найти на: http://www.otstavnov.com/fsr


[Закрыть], было достигнуто принципиальное соглашение о том, чтобы учебные материалы, разработанные в ЦКТ МГИУ и касающиеся применения СПО в учебном процессе, были опубликованы также под свободной лицензией. И коллеги из МГИУ выполнили свое обещание, благодаря чему на их сайте можно найти учебник «Практическая информатика»[75]75
  С.В. Сергеев, Н.А. Роганова. Практическая информатика: учебное пособие. Ч.1 – М.: МГИУ, 2001. См. тж. http://www.ctc.msiu.ru/materials/


[Закрыть] (также опубликован и выпущен в продажу в виде традиционного двухтомного издания).


[Закрыть].

0.3 Логика и последовательность освоения СПО

Логика и последовательность изложения материала в этом курсе существенно отличается от логики, в которой написано большинство книг, посвященных СПО.

Чаще всего авторы исходят из того, что последовательность внедрения программ и пакетов, относящихся к различным категориям, будет соответствовать последовательности построения информационной системы (например, школьной сети). Это вполне оправдано в случае разработки и реализации такой системы «с нуля», однако может вызвать существенные сложности в ситуациях, когда система уже существует, развернута на базе несвободного (и, как следствие, почти всегда нестандартного) ПО, нужна поддержка ее роста и развития, и администрация учебного заведения обращается к СПО именно как к средству обеспечения такого развития.

«Сплошная миграция», при которой администрации необходимо внедрять (а всем пользователям, включая учителей и учащихся, осваивать) и системное, и прикладное (а в случаях, если проводятся какие-то свои разработки, и инструментальное) ПО одновременно, – объективно очень сложный и болезненный процесс. Если говорить об учебном заведении, то он сложен вдвойне, поскольку слишком неодинаков уровень пользователей различных категорий. Если говорить о школах, где единственный преподаватель информатики – сам себе и учитель, и методист, и системный администратор, и лаборант (а не большинство ли наших школ таковы?), миграция по этому сценарию требует, без преувеличения, героических усилий, ожидать которых в массовом порядке не вполне разумно.

Однако поскольку значительная часть свободного прикладного программного обеспечения портирована (перенесена), в том числе, и в несвободное окружение (включая получившие широкое распространение в наших школах операционные среды «Майкрософт Уиндоуз» и «МакОС»), миграцию можно облегчить, проведя ее в два этапа (которым в учебном заведении могут соответствовать два академических года): сначала прикладная часть, а затем – системная.

В настоящей небольшой книге мы ограничились кратким введением в открытые операционные системы (глава 1) и обзором наиболее универсальных свободных прикладных платформ (пользовательская графика, глава 2) и пакетов (коммуникационный пакет «Мозилла», глава 3, «офисный» пакет «ОткрытыйОфис», глава 4, пакет растровой графики «ГИМП», глава 5).

Глава 1. Краткое введение в открытые ОС

Традиционно существовало два жанра введений в ОС: введение в архитектуру ОС с точки зрения программиста, и введение в пользование ОС с точки зрения оператора. Как правило, такие книги освещают также элементы администрирования (чаще – какой-то конкретной ОС).

В последнее десятилетие появился специфический третий жанр. Он предполагает «полное погружение» студента в материал, и в нем параллельно вводятся сведения, необходимые для оператора и для администратора. Появление этого жанра связано с массовым введением в эксплуатацию открытых ОС на весьма капризном «персонально-компьютерном» оборудовании и с тем, что во все возрастающем количестве новые пользователи открытых ОС осваивали их самостоятельно.

В последние годы ситуация опять изменилась: сегодня доступно множество дистрибутивов свободных ОС, позволяющих в большинстве случаев получить по крайне мере базовую стандартную функциональность «из коробки», и продается достаточное количество компьютеров «персонального» и «домашнего» класса с предустановленной ОС «ГНУ/Линукс». Поэтому новичок может совершенно спокойно освоить сначала основы пользования системой, а затем, при необходимости, ее администрирование.

Предлагаемый в настоящем разделе курс подпадает под определение второго из перечисленных жанров, а его отличительными особенностями являются:

компактность (в случае необходимости в жертву приносились «технические» аспекты в пользу «гуманитарных», т.е. сведениям, необходимым для понимания литературы и общения на заданную тему, отдавалось предпочтение перед сведениями, необходимыми для осуществления тех или иных действий),

ориентация на современную версию стандарта ОС (ИСО/МЭК 9945:2001), а не особенности той или иной ОС.

Существенной сложностью при изучении открытых систем остается неполнота переводов встроенной документации, поэтому приложены (раздел 1.10) справочные страницы обсуждаемых команд (полностью или в части, соответствующей учебному материалу).

Для воспроизведения примеров и другой практической работы потребуется доступ к терминалу открытой ОС. Идеальным вариантом является доступ к администрируемой и поддерживаемой в порядке системе. Если такой возможности нет, можно установить на имеющийся компьютер ОС «ГНУ/Линукс» или «БСД», руководствуясь документацией к дистрибутиву. Пользователи «Макинтошей» с установленной «МакОС X» могут получить доступ к терминалу ОС в соответствии с документацией последней.

Наименее проблемной будет установка из дистрибутива «Дебиан ГНУ/Линукс», особых сложностей также не должно быть с «АЛЬТ Линукс», «АСПЛинукс», «РедХэт Линукс», «Линукс-Мандрейк» или «ФриБСД». Любой из этих дистрибутивов позволяет осуществить установку на компьютеры самой популярной архитектуры IA-32 («IBM PC-совместимые»). Еще лучше, если у студента есть знакомый, администрирующий любую открытую ОС, который сможет помочь с установкой; тогда дистрибутив должен порекомендовать он.

При установке следует обратить внимание на правильные национальные установки (кириллица с кодовой таблицей «KOI8-R», клавиша переключения кодовых подстраниц) и на то, чтобы после загрузки не осуществлялся автоматический запуск графической оконной системы «Икс» («X Window System»). Последняя в нашем курсе вообще не нужна.

Для нормальной работы с оболочкой и утилитами должно хватить возможностей процессора Intel 386-DX66 или аналога, 16 МБ ОЗУ, 100 МБ дискового пространства, хотя некоторые из перечисленных дистрибутивов могут требовать расширенного набора команд «Пентиум» и содержать программу установки, более требовательную к ресурсам (особенно к ОЗУ).

Современные загрузчики позволяют осуществлять попеременную загрузку на одном компьютере более одной ОС (в том числе альтернативных), так что если тот же компьютер эксплуатируется и под «МС-ДОС» («Майкрософт Уиндоуз»), это не будет помехой (прочитайте внимательно разделы документации по установке и не забудьте осуществить резервное копирование данных перед переразбиением дисков на разделы, если таковое потребуется).

В крайнем случае можно запустить оболочку и команды под «Майкрософт Уиндоуз», пользуясь такими пакетами, как «Cygwin», «Unix Services for Windows» или «UWIN», что, впрочем, не рекомендуется.

1.1 Операционные системы

Существуют две группы определений операционных систем: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом) и т.п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки – также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры – могут обходиться без ОС, запуская по включении программу, записанную на вставленном в устройство «катридже» или компакт-диске.

(Многие встроенные компьютеры и даже некоторые игровые приставки на самом деле работают под управлением своих ОС. Мы не будем подробно останавливаться на этих классах вычислительных систем. Тем не менее, ответ на вопрос, почему это так, к концу этого раздела должен быть в общих чертах понятен).

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

вычислительная система используется для различных задач, причем программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в обмене данными. Из этого следует необходимость в универсальном механизме хранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на нее реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране требуют исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция – тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от чужого взора, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере, осуществляемой с помощью приема, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);

наконец, оператор должен иметь возможность как или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых – оболочка и набор стандартных утилит – является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать как 1) использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным), 2) многопользовательские (с разделением полномочий), 3) многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определенной иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик, драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием, сетевую подсистему, файловую систему;

системные библиотеки и оболочку с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном (пользовательском) режиме и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, ее ядро) управляет оборудованием.

Текущая редакция стандарта на ОС содержит определения около тысячи системных вызовов (часть из которых должна реализоваться только в определенных классах систем; например, в системах «реального времени») и около двухсот команд оболочки и утилит ОС. Стандарт определяет лишь функции вызовов и команд, и не содержит указаний относительно способов их реализации.

Стандарт, кроме этого, определяет способ адресации файлов в системе, локализацию (установки, касающиеся национально-специфических моментов, таких, как язык сообщений или формат даты и времени), совместимый набор символов, синтаксис регулярных выражений, структуру каталогов в файловой системе, формат командной строки и некоторые другие аспекты поведения ОС.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

Краткая история открытых ОС

К концу шестидесятых годов XX в. операционным системам как классу программного обеспечения шел уже второй десяток. Были разработаны больше сотни различных ОС для разных компьютеров, из них полтора десятка находились в «боевой» эксплуатации. На рубеже шестидесятых и семидесятых в одном из исследовательских подразделений американской телекоммуникационной монополии «Эй-Ти-энд-Ти» была выполнена разработка, ставшая важнейшей вехой в истории ОС: система «Юникс».

Задуманная и реализованная Кеном Томсоном при участии нескольких коллег, она вобрала в себя многие черты более ранних ОС, но обладала целым рядом свойств, отличающих ее от большинства предшественниц:

компонентная архитектура: принцип «одна программа – одна функция» плюс мощные средства связывания различных программ для решения возникающих задач;

минимизация ядра (кода, выполняющегося в привилегированном режиме процессора) и количества системных вызовов;

независимость от аппаратной архитектуры и реализация на языке высокого уровня (язык программирования С стал «побочным продуктом» разработки «Юникс»).

«Юникс», благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки), была тепло принята сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единой ОС, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, быстро и с минимальными усилиями перенесена на вновь разработанную аппаратную архитектуру.

Одним из центров развития «Юникс» стал Университет Калифорнии в Беркли, там было создано множество средств, дополняющих систему и развивающих ее концепцию. В конце концов, в Беркли создали свой вариант ОС той же архитектуры, получивший название «БСД».

Задачу разработать независимую (от авторских прав «Эй-Ти-энд-Ти») реализацию той же архитектуры поставил и Ричард Столлмен, основатель проекта «ГНУ» (характерно, что аббревиатура расшифровывается как GNU’s Not Unix, т.е. «ГНУ – это не “Юникс”»). В ходе разворачивания проекта (1980-90е гг.) было создано множество утилит и инструментальных средств, которые сегодня активно используются в «БСД» (входя в систему) и «Юникс» (как правило, распространяемые в качестве дополнений), а также являющихся основой операционных систем на основе ядра «Линукс», разработка которого была запущена и возглавляется с начала девяностых Линусом Торвальдсом.

Таким образом, на сегодня существует три семейства открытых операционных систем, концептуально происходящих от «Юникс», но реализованных независимо:

основанные на «Эй-Ти-энд-Ти Юникс» (в разнообразных фирменных вариантах, таких как AIX (компания IBM), «Солярис» (компания Sun Microsystems) и т.п.),

«БСД» (в него входят FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, а также Darwin, являющаяся основой MacOS X),

«ГНУ/Линукс» (в различных вариантах, или дистрибутивах, таких как Debian GNU/Linux, RedHat Linux, Linux-Mandrake и пр.)

Системы, содержащие код, изначально написанный в AT&T, несвободны[5]5
  В 2002 г. «Белл Лабз», подразделение «Эй-Ти-энд-Ти», занимающееся исследованиями и разработками, с какой-то целью релицензировало свободно одну из старых версию «Юникс», System 7, имеющую сегодня лишь историческое значение.


[Закрыть], а «БСД» и «ГНУ/Линукс» разрабатываются под свободными лицензиями.

Благодаря конкурентности реализаций архитектура открытых ОС стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического (свежая версия принята Международной организацией стандартизации (ISO) в 2001 г.).

Стандартизация ОС означает возможность безболезненной замены самой ОС или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и дешевого переноса прикладного программного обеспечения (строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровне исходного текста; из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения иногда все же необходимы, но перенос программы между открытыми системами на порядки дешевле, чем между альтернативными), а также преемственности опыта пользователей.

Самым заметным эффектом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание сетей Интернет в девяностых годах.

Вытеснение открытыми ОС альтернативных архитектур – медленный и сложный процесс. Хотя открытые системы сегодня существуют для вычислительных систем практически всех типов – от встроенных и карманных компьютеров до суперсерверов и мэйнфреймов – доля их в разных сегментах рынка неодинакова. Открытые ОС уверенно доминируют в серверном сегменте (особенно в сетевых приложениях), но распространены на ПК и рабочих станциях нижнего уровня пока менее широко, чем альтернативные.

Роль свободных операционных систем

В последние 5-7 лет рост пользовательской базы открытых ОС в основном происходит за счет распространения их свободных вариантов – «БСД» и «ГНУ/Линукс» – причем темп задает сейчас «ГНУ/Линукс».

Спецификой рынка свободных ОС, особенно, основанных на ядре «Линукс», является их существование в виде «популяции» параллельно развивающихся вариантов, называемых «дистрибутивами» (от англ. distributive kit – «распространяемый комплект»). Обычно дистрибутив включает в себя, помимо системных программ, большое количество прикладных программ и пакетов.

Несвободные открытые операционные системы

Свое значение сохраняют и несвободные открытые операционные системы, такие как «Солярис», «AIX», «Тру64 Юникс». Как правило, они применяются в сочетании с соответствующими аппаратными платформами, сопровождаются и поддерживаются производителями последних. Большинство свободных прикладных программ и пакетов перенесены или легко переносятся на такие ОС.

Альтернативные операционные системы

Большинство альтернативных (нестандартных) операционных систем вытеснены сегодня в ниши и не претендуют на универсальность. Ниже рассмотрены исключения.

«Майкрософт Уиндоуз НТ» («Майкрософт Уиндоуз 2000», «Майкрософт Уиндоуз Экс-Пи»). ОС этой серии позиционируются компанией «Майкрософт» как альтернатива стандартным (открытым) ОС и получили широкое распространение в сегменте однопользовательских настольных микрокомпьютеров («ПК») архитектуры x86/IA-32. «НТ» – дальний потомок ОС «Ар-Эс-Экс» и «Ви-Эм-Эс» корпорации «Диджитал», вытесненных в свое время открытыми ОС с миникомпьютеров.