コープランド（オペレーティングシステム）

1984年に発売されたMacintoshとそのオペレーティングシステムは、当初からシングルユーザー、シングルタスクのシステムとして設計されており、ハードウェア開発を大幅に簡素化することができました。^{[ 2 ]}

Macintoshはマルチタスク機能が欠けているにもかかわらず、それを装おうとしており、複雑なユーザーインターフェースに固執しながらも、多くの処理をアプリケーションに任せている。これらは深刻な欠点であり、洗練された解決策を想像するのは難しい。

これらの制限により、オペレーティングシステムとアプリケーションのコードをすべて書き直さない限り、複数のプログラムを同時にマルチタスクで実行することは困難でした。しかし、そうすると、既存のハードウェアではシステムが許容できないほど遅くなってしまいます。そこで、Appleは1987年にMultiFinderと呼ばれるシステムを採用しました。これは、以前と同様に実行中のアプリケーションがコンピュータを制御しつつ、通常はウィンドウをクリックするだけでアプリケーションを別のアプリケーションに素早く切り替えることができるシステムです。フォアグラウンドにないプログラムには定期的に短い実行時間が与えられますが、以前と同様に、プロセス全体はオペレーティングシステムではなくアプリケーションによって制御されます。

オペレーティングシステムとアプリケーションはすべて同じメモリ空間を共有しているため、いずれかにバグが発生すると、オペレーティングシステム全体が破損し、マシンがクラッシュする可能性があります。MultiFinderでは、どこかでクラッシュが発生すると、実行中のすべてのプログラムがクラッシュします。複数のアプリケーションを同時に実行すると、クラッシュの可能性が高まり、システムがより脆弱になる可能性があります。

問題の深刻さをさらに増しているのは、オペレーティングシステムに機能を追加するために使用されるパッチ適用メカニズムで、 CDEVおよびINIT、またはコントロール パネルおよび拡張機能として知られています。サードパーティの開発者もこのメカニズムを使用して、スクリーンセーバーや階層型のApple メニューなどの機能を追加しています。これらのサードパーティのコントロール パネルの中には、人気のAfter Darkスクリーンセーバー パッケージのように、ほぼ普遍的になったものもあります。^{[ 4 ]}これらのパッチの使用に関する標準がなかったため、Apple 自身の OS への追加機能を含め、これらのアドオンのいくつかが同じパッチを使用して互いに干渉し、クラッシュが増えることは珍しくありません。

Coplandは、アプリケーションの起動やメモリ管理などの基本的なタスクを処理するNukernelというマイクロカーネルの上にMac OSを配置するように設計されており、その他のすべてのタスクはサーバーと呼ばれる一連の半特殊プログラムに任されていました。たとえば、ネットワークやファイルサービスはカーネル自体によって提供されるのではなく、アプリケーション間通信を介してリクエストを送信するサーバーによって提供されます。^{[ 5 ]} Coplandシステム全体は、Nukernel、さまざまなサーバー、およびよく知られているクラシックMacintoshプログラミングインターフェイスの実装を提供する一連のアプリケーションサポートライブラリの組み合わせで構成されています。^{[ 6 ]}

アプリケーション サービスは、正式には協調プログラム アドレス空間と呼ばれる単一のプログラムを通じて提供されます。^{[ 7 ]} Mac プログラムは、非再入可能な Toolbox コールを使用する協調タスクとして、System 7 とほぼ同じように実行されます。Copland は、System 7 と比較して、実行中のアプリケーションの安定性を大幅に向上させました。「System 7 のようにシステムがクラッシュすることはありません。代わりに、Copland マイクロカーネルはすべてのリソース (タスク、タイマー、領域など) を追跡するため、アプリケーションに関連付けられたプロセスを終了したときにそれらを解放できます。」^{[ 8 ]}最悪のシナリオは、CPAS 環境内のアプリケーションがクラッシュし、環境全体がダウンすることです。ただし、これによりシステム全体がダウンすることはなく、協調プログラム アドレス空間環境は自動的に再起動されます。^{[ 9 ]}さらに、Copland はタスクのプリエンプティブ スケジューリングを提供し、「プロセスマネージャは、各プライマリ タスクにマイクロカーネルによるプリエンプティブ スケジューリングの機会を与えます。」^{[ 8 ]}

Copland を念頭に置いて作成された新しいアプリケーションは、システム サーバーと直接通信できるため、パフォーマンスとスケーラビリティの面で多くの利点が得られます。また、カーネルと通信して、保護されたメモリ内で個別のプロセスとして実行される別のアプリケーションやスレッドを起動することもできます。これは、ほとんどの最新のオペレーティングシステムと同様です。^{[ 10 ]}ただし、これらの個別のアプリケーションは QuickDraw のような非再入呼び出しを使用できないため、ユーザー インターフェイスを持たない可能性があります。Apple は、より大規模なプログラムでは、ユーザー インターフェイスを通常の Macintosh アプリケーションに配置し、そこから外部でワーカー スレッドを起動することを提案しました。^{[ 6 ]}

Coplandは完全にPowerPC（PPC）ネイティブです。System 7はPowerPCに移植されて大成功を収めており、システムの一部はPPCコードとして動作します。システムにはエミュレーションで実行できる68kコードが十分に残っており、特にユーザーアプリケーションでは、オペレーティングシステムが2つの環境間でデータをマッピングする必要があります。特に、Mac OSへのすべての呼び出しには、68kとPPCの割り込みシステム間のマッピングが必要です。これらのマッピングを削除すれば、システム全体のパフォーマンスが大幅に向上します。WWDC 1996では、エンジニアがシステムコールの実行速度が最大50%向上すると主張しました。^{[ 11 ]}

Coplandは、当時新たに定義された共通ハードウェア参照プラットフォーム（CHRP）にも基づいており、これによりMacのハードウェアが標準化され、異なる企業が製造でき、他のオペレーティングシステム（SolarisやAIXなど）を実行できるようになりました。これは当時よく見られたテーマで、多くの企業がグループを結成し、急速に支配的になりつつあった「Wintel」プラットフォームに代わるものとして、標準化されたプラットフォームを定義していました。例としては、88open、Advanced Computing Environment、AIMアライアンスなどがあります。^{[ 12 ]}

Copland の開発と採用における根本的な課題は、これらの機能をすべて通常の Mac に収めることでした。System 7.5 はすでに約 2.5メガバイト(MB) の RAM を使用しており、これは当時のほとんどのマシンの総 RAM のかなりの部分を占めています。Copland は 2 つのシステムのハイブリッドであり、そのネイティブ基盤は Cooperative Program Address Space アプリケーション環境と Copland ネイティブ Server タスクもホストします。そのため、Copland はMachにインスパイアされたメモリ管理システムを使用し、共有ライブラリに大きく依存しており、^{[ 13 ]} 7.5 より約 50% 大きくなることを目標としています。 

1988 年 3 月、 Apple の^{技術中間管理職}が社外で会議を開き、 Mac OS 開発の今後の方向性を計画しました。^{[ 14 ]}アイデアはインデックス カードに書き出され、短期的には実装が簡単と思われる機能 (ユーザー インターフェイスに色を追加するなど) は青いカードに、プリエンプティブ マルチタスクなどの長期的な目標はピンクのカードに、オブジェクト指向ファイルシステムなどの長期的なアイデアは赤いカードに書かれました。^{[ 15 ] [ 16 ] [ b ]}青とピンクのカードに書かれたアイデアの開発は並行して進められ、当初、2 つのプロジェクトは単に「青」と「ピンク」と呼ばれていました。^{[ 17 ]} Apple は、Blue チーム^{[ 18 ]}が 1990 ～ 1991 年頃に既存の Macintosh オペレーティングシステムの更新版をリリースし、Pink チームが 1993 年頃にまったく新しい OS をリリースすることを意図していました。

映画『イエロー・サブマリン』の登場人物にちなんで「ブルー・ミーニーズ」と名乗るようになったブルーチームは、 1991年5月13日にシステム7として知られるものを完成させたが、ピンクチームの努力はセカンドシステム効果に苦しみ、リリース日はいつまでも先延ばしにされた。その理由の一部は、時が経つにつれてアップルで広く見られるようになる問題に遡ることができる。ピンクチームが遅れるにつれて、そのエンジニアは代わりにブルーチームに移った。^{[ 19 ]}これにより、ピンクチームは常に人員不足に苦しみ、高い従業員離職率に伴う問題に悩まされることになった。経営陣はこうした技術開発上の問題を無視し、動作する製品の提供に継続的な問題が生じた。

同時期に、最近リリースされたNeXTSTEPが開発者の世界で大きな注目を集めていた。元々Redの一部だった機能はPinkに統合され、Redプロジェクト（「Raptor」とも呼ばれる）^{[ 20 ]}は最終的に中止された。この問題は、この時期のAppleでもよく見られた。中間管理職が「次の大きなもの」を追い求めて、ほとんど監視なしにプロジェクトに新機能を追加し、機能肥大化による大きな問題を引き起こした。Pinkの場合、開発は最終的にプロジェクトが瀕死の状態になるまで減速した。

1991年4月12日、AppleのCEOジョン・スカリーは、 IBMの代表団に対し、PS/2 Model 70上で動作するPinkの秘密のデモンストレーションを行った。システムは完全には機能していなかったが、 PC上で動作するSystem 7に似ていた。IBMは非常に興味を示し、その後数ヶ月にわたり、両社はシステムのさらなる開発のために提携を結んだ。これらの取り組みは、1992年初頭に「Taligent」という新しい名前で公表された。^{[ 21 ]}当時、スカリーは、Apple単独でPinkを出荷できるかどうかについての懸念を次のように要約した。「我々はコンピュータ業界の主要プレーヤーになりたいのであって、ニッチプレーヤーになりたいのではない。そのためには、他の主要プレーヤーと協力するしかない。」^{[ 22 ]}

新合弁会社での内紛は伝説的で、アップル社内のピンク氏をめぐる問題は、それに比べれば些細なことのように思われた。^{[ 23 ]}アップル社員は、結果としてIBM単独のプロジェクトになるだろうという予測をグラフィックで表現したTシャツを作った。^{[ 24 ]} 1995年12月19日、アップルは正式にプロジェクトから撤退した。^{[ 25 ]} IBMはタリジェント社と単独で作業を続け、最終的にアプリケーション開発部分を「CommonPoint」という新しい名前でリリースした。しかし、これに対する関心は低く、プロジェクトは数ヶ月以内にIBMのカタログから姿を消した。

Taligentの開発は継続されたものの、オリジナルのOSの構造に関する作業はほとんど行われなかった。この時期には、 System 7とその基本アプリケーションをIntel互換のx86マシンに移植するStar Trekプロジェクトなど、いくつかの新しいプロジェクトが開始され、社内デモ段階に達した。しかし、Taligentが依然として懸念事項であったため、新しいOSプロジェクトが勢いを得ることは困難だった。

Taligent プログラムが減速するにつれ、1990 年にMac 用のHFSを構築した Bill Bruffey は、特に Mac OS を実行するように設計された新しいカーネルを開発する許可を得ました。これがNuKernelプロジェクトとなりました。これは基本的に、マイクロカーネルを使用してハードウェアを実行し、その上に Mac OS エミュレータを使用する、後に Copeland となるものの簡略版を提案しました。^{[ 26 ]}

しかしこの間も、AppleのBlueチームはオリジナルのOSに新機能を追加し続けました。1990年代初頭、AppleはQuickDraw GX、Open Transport、OpenDoc、PowerTalkなど、システム向けに一連の主要な新パッケージをリリースしました。これらのほとんどは、オリジナルのオペレーティングシステムよりも規模が大きくなりました。小さなパッチでも存在していた安定性の問題は、これらのパッケージのサイズと要件とともに大きくなり、1990年代半ばにはMacは不安定で頻繁にクラッシュするという評判を得ていました。^{[ 6 ]}

オペレーティングシステムの安定性が崩壊すると、すぐに思いついた答えは、Taligent が完全な再入、プリエンプティブ マルチタスク、保護メモリといった最新の基盤でこれを解決するというものだった。しかし、Taligent が進歩していないことが明らかになると、Apple は老朽化した OS と明確な解決策のないまま取り残された。1994 年までに、Windows 95のリリースをめぐる報道の熱狂は高まり始め、Apple が直面する課題に対応できる能力を疑問視する声がしばしば上がった。^{[ 16 ]}報道は同社に矛先を向け、Apple の新しいプロジェクトを失敗に終わるものとして紹介することが多かった。^{[ 27 ]}

こうしたプレッシャー、タリジェント社の倒産、そして1994年末にSystem 7.5がリリースされた後の既存オペレーティングシステムの増大する問題などを踏まえ、アップルの経営陣は、10年以上使われてきたオペレーティングシステムはもはや役目を終えたと判断した。こうした問題のない新しいシステムが、早急に必要とされた。既存システムの大部分を書き直すのは困難だったため、アップルはこの問題に対して2段階のアプローチを採用した。

^{最初の段階では、既存のシステムを、マルチタスク[ 28 ]}と保護メモリを内蔵した新しいカーネルベースのOS上に移行します。QuickDrawなどの既存のライブラリは、新しいシステム用に書き直すには時間がかかりすぎるため、再入可能に変換されません。代わりに、CPASはアプリケーションとQuickDrawなどのレガシーコードを単一のメモリブロックに保持し、過去と同じように実行を継続します。CPASは独立したCoplandメモリ空間で実行されるため、CPAS内のレガシーアプリケーションや拡張機能がクラッシュしても、マシン全体がクラッシュすることはありません。

計画の次の段階では、新しいカーネルが導入され、この基本的なアップグレードがリリースされると、開発は古いライブラリを新しいカーネル上で直接実行できる新しい形式に書き換えることに移ります。^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}その時点で、アプリケーションにはいくつかの最新の機能が追加されます。

システム7.5が「モーツァルト」というコードネームで呼ばれている音楽のコードネーム付けパターンでは、この後継システムは作曲家アーロン・コープランドにちなんで「コープランド」と名付けられている。そして、その提案された後継システムであるガーシュウィンは、システム全体を現代のプラットフォームに移行するプロセスを完了させるはずだったが、ガーシュウィンの開発作業は正式には開始されなかった。^{[ 32 ]}

Copland プロジェクトは、1994 年 5 月にDavid Nagelによって初めて発表されました。 ^{[ 33 ] [ 34 ]} Copland の一部、例えば新しいファイルシステムの初期バージョンなどは、1995 年 5 月に Apple のWorldwide Developers Conferenceでデモされました。Apple は、Copland のベータ版が年末までに準備でき、1996 年初頭に最終的な商用リリースが予定されていると約束しました。^{[ 34 ] [ 35 ]} Gershwin は翌年にリリースされる予定でした。^{[ 36 ]} 1 年間を通して、Apple はさまざまな雑誌に新しいシステムの外観を示すモックアップをいくつか公開し、同社がこのプロジェクトに全力で取り組んでいることを繰り返しコメントしました。しかし、年末までに開発者向けリリースは作成されませんでした。^{[ 35 ]}

Pinkの開発時と同様に、Apple社内の開発者たちはすぐに自分たちのプロジェクトを放棄して新しいシステムの開発に取り組み始めた。中間管理職やプロジェクトリーダーたちは、自分たちのプロジェクトがシステムの成功に不可欠であると主張して反撃し、それをCoplandの開発ストリームに移した。そのため、従業員がCoplandの他の部分の開発に回されることで、プロジェクトがキャンセルされることはなかった。^{[ 37 ]}このプロセスは翌年にかけて勢いを増した。

「何か魅力的なものを見つけると、必ずそれをOSに組み込まなければならなかった」と、ソフトウェア業界のニュースレターSoftletterの発行者であるジェフリー・ターターは語った。「Apple社内には、Appleの製品ラインには全く関係のない楽しいことをしている小さなグループがあちこちにあった」。その結果、悪循環が生じた。機能の追加によって納期が遅れるにつれ、Appleはコストのかかる遅延を正当化するために、さらに多くの機能を約束せざるを得なくなった。さらに、このシシュポスの岩を押し上げるようなパターンは、同社が一歩たりとも踏み外す余裕がない時期に続いた。^{[ 34 ]}

すぐにこのプロジェクトは新しいオペレーティングシステムというより、新しいテクノロジーの巨大な集合体のように見えてきました。QuickDraw GX、System Object Model (SOM)、OpenDoc がシステムのコアコンポーネントになりましたが、^{[ 38 ]}新しいファイル管理ダイアログボックス (開くダイアログ) やテーマのサポートなど、まったく関係のないテクノロジーも登場しました。機能リストは、機能を完成させるよりもはるかに速いペースで増えていき、典型的な機能肥大化のケースとなりました。^{[ 34 ]}ある業界幹部は、「何百ものあればいい機能を持つのではなく、最も魅力的な 3 つか 4 つの機能に絞り込むのが肝心だが、それが実現しているかどうかはわからない」と述べています。^{[ 39 ]}

「パッケージ」が大きくなるにつれてテストがますます困難になり、エンジニアたちは1995年の時点で、Appleが発表した1996年のリリース日は絶望的に楽観的だとコメントしていた。「来年Coplandが出荷されるなんてありえない。せめて1997年に出荷されることを願うばかりだ。」^{[ 39 ]}

1996年半ば、CoplandがWindows NTを含む他のオペレーティングシステム用に書かれたアプリケーションを実行できるという情報が漏洩した。Coplandのエンジニアによって確認されたとされる一方で、Coplandプロジェクト管理部門によって断固として否定されたこの機能は、3年以上開発中だったとされている。あるユーザーは、Copland開発チームのメンバーからこれらの計画について知らされたと主張した。一部のアナリストは、この機能によってAppleの企業市場への浸透が進むと予測したが、他のアナリストは「ゲームオーバー」であり、Macプラットフォームの無関係さの兆候に過ぎないと述べた。^{[ 40 ]}

1996年のWWDCで、Appleの新CEOであるギル・アメリオは、基調講演で、現在System 8として知られるCoplandについてほぼ専ら語った。^{[ 41 ]}彼は、CoplandがAppleのエンジニアリングの唯一の焦点であり、数か月以内に開発者に出荷され、1996年後半に正式リリースが予定されていると繰り返し述べた。カンファレンスでは、動作中のシステムのデモはほとんど、あるいは全く披露されなかった。代わりに、パッケージに含まれるテクノロジーとユーザーインターフェイスのさまざまな部分（新しいファイル管理ダイアログなど）がデモンストレーションされた。コアシステムのテクノロジーはほとんどデモンストレーションされず、1年前に発表された新しいファイルシステムはなかった。

新しいオペレーティングシステムを実際に使用する方法は一つだけあった。それは、開発者ラボの利用時間を申し込むことだった。しかし、これはうまくいかなかった。

OS 8の現状を体験できるデモがありました。将来有望な機能が垣間見えましたが、全体的な体験はひどいものでした。テキスト編集機能がまだサポートされていないため、ドキュメントを開いて表示することしかできませんでした（入力が必要なダイアログフィールドはすべて空白で機能しませんでした）。また、非常に不安定で、何度もクラッシュし、その過程でディスク上のシステムファイルが破損することもよくありました。デモ担当者は定期的にハードディスクを再フォーマットして再構築していました。このようなひどいOSを見せてくれたこと自体が驚きでした。^{[ 42 ]}

展示会では、マイクロカーネルの洗練度の低さ、特に数ヶ月後に出荷予定のシステムに搭載するのが極めて困難な対称型マルチプロセッシング機能の欠如について、多くの人が不満を漏らした。その後、アメリオ氏が再びステージに上がり、その機能を今後追加していくことを発表した。

1996 年 8 月、「開発者リリース 0」が少数の選ばれたパートナーに送られました。^{[ 34 ]}安定性の向上を示すどころか、何もしていないのにクラッシュすることが多く、開発には全く使えませんでした。10 月、Apple は目標納品日を「いつか」に変更し、1997 年になるかもしれないと示唆しました。この発表に最も驚いたグループの一つは Apple のハードウェア チームで、彼らは Copland が PowerPC をソフトウェアのレガシーに縛られることなくネイティブに表現できるようにするのを待っていました。Apple のソフトウェア QA チームのメンバーは、現在のリソースとシステムのバグの数を考えると、2030 年頃に出荷できるだろうと冗談を言っていました。

その後、1996 年 8 月になっても状況は改善しなかった。アメリオは、コープランドは「それぞれ異なるチームが作業している別々の部品の集まりに過ぎず、それらがどういうわけか魔法のようにまとまることを期待されている」と不満を漏らした。^{[ 43 ]}事態を打開しようと、アメリオはナショナル セミコンダクターからエレン ハンコックを引き抜き、アイク ナッシからエンジニアリングを引き継がせ、コープランドの開発を軌道に乗せようとした。^{[ 44 ] [ 45 ]}

数か月後、ハンコックは状況が絶望的だと結論付けました。現在の開発とエンジニアリングを考えると、コープランドが出荷されることは決してないだろうと彼女は考えました。代わりに、彼女はコープランドのさまざまなユーザー向けテクノロジーを、単一の大きなリリースではなく、段階的なリリースのシリーズで展開することを提案しました。アップルは1996年8月にコープランドを正式にキャンセルしました^{[ 36 ]。}開発者向けリリースのCDの封筒は印刷されていましたが、ディスクはマスタリングされていませんでした。

これらの技術の基盤となる老朽化したインフラストラクチャに対処するため、アメリオは社外から無関係の新しいオペレーティングシステムを探すことを提案した。候補として検討されたのは、サン社のSolarisとWindows NTだった。ハンコックはSolarisを採用することに賛成していたと言われているが、アメリオはWindowsを好んだ。アメリオはビル・ゲイツに電話をかけてこのアイデアについて話し合ったとも言われており、ゲイツはマイクロソフトのエンジニアにQuickDrawをNTに移植するよう依頼することを約束した。 ^{[ 46 ]}

Beとの長時間の話し合いと Sun Microsystems との合併の噂の後、多くの人が Apple がNeXT を買収し、スティーブ・ジョブズを顧問として迎えるという 1996 年 12 月の発表に驚いた。^{[ 47 ]}アメリオは、「プラン Be ではなくプラン A を選んだ」と冗談を言った。^{[ 48 ]} NeXTSTEPを Macintosh プラットフォームに移植するプロジェクトはRhapsodyと名付けられ、Apple のクロス プラットフォームオペレーティングシステム戦略の中核となるはずだった。これは、OpenStepの PowerPC、Intel x86、およびDEC Alpha CPU アーキテクチャに対する既存のサポートと、 Windows NT上で動作する OpenStep ライブラリの実装を継承する。これにより、Macintosh 開発者は Apple からライブラリのライセンスを取得して製品に同梱したり、既存のインストールに依存したりできるため、事実上 Windows アプリケーション市場が開かれることになる。

ハンコックの計画に従って開発は継続され、System 7.5 には Copland のいくつかの要素が統合されました。System 7 は、安定性とパフォーマンスが向上した 7.6 のリリースで Mac OS 7 に改名されました。^{[ 49 ]}新しいマルチスレッド Finder やテーマのサポート (デフォルトはPlatinum ) など、Copland の多くの機能が、Mac OS 7.7 の未リリースのベータ版に統合されましたが、これは代わりにMac OS 8としてブランド変更され、リリースされました。^{[ 50 ]}

ジョブズの復帰により、バージョン 8 へのリブランディングにより、Apple は法的な抜け穴を利用して、サードパーティ製造業者の System 7 ライセンスを終了させ、事実上Macintosh クローン市場を閉鎖することができました。^{[ 51 ]}その後、Mac OS 8.1 で新しいファイルシステムが追加され、Mac OS 8.6ではnanokernelが更新され、プリエンプティブ タスクの限定的なサポートが処理されるようになりました。インターフェースはMultiprocessing Services 2.x 以降ですが、プロセス分離はなく、システムは依然としてプロセス間の協調マルチタスクを使用しています。Multiprocessing Services を認識しているプロセスであっても、すべてのシングルスレッド プログラムを実行する部分と、68k コードを実行できる唯一のタスクも持っています。

Rhapsody プロジェクトは、いくつかの開発者プレビュー版のリリース後に中止され、Macintosh 以外のプラットフォームでの実行のサポートが中止され、最終的にMac OS X Server 1.0としてリリースされました。2001 年に、この基盤はCarbonライブラリとAquaユーザー インターフェイスと結合され、現代のMac OS X製品が形成されました。^{[ 52 ]} Copland のデモで最初に見られたいくつかの機能、高度な Find コマンド、組み込みのWeb ブラウザー、フォルダーの山、ビデオ会議のサポートなどは、それぞれSpotlight、Safari、Stacks、iChat AVとして Mac OS X のその後のリリースで再び登場しましたが、各機能の実装とユーザー インターフェイスは大きく異なります。