ダートマスタイムシェアリングシステム

ダートマスタイムシェアリングシステム（DTSS）は、1963年から1964年にかけてダートマス大学で最初に開発された、現在は廃止されたオペレーティングシステムです。 ^[1]これは、実装された最初の成功した大規模タイムシェアリングシステムであり、 BASIC言語が開発されたシステムでもありました。DTSSはその後10年間にわたって継続的に開発され、数世代のコンピュータに再実装され、最終的に1999年にシャットダウンされました。

ゼネラル・エレクトリック社は、 DTSS の暫定バージョンをベースにした同様のシステムを開発し、これを Mark II と名付けました。Mark II とさらに発展した Mark III は、GE-600 シリーズ メインフレームコンピュータで広く使用され、同社のオンライン サービスの基盤となりました。これらは、一時は世界最大のサービスでしたが、最終的には消費者向けのGEnieオンライン サービスとして登場しました。

ダートマス大学のジョン・ケメニー教授とトーマス・カーツ教授は1959年頃にロイヤル・マクビー LGP-30コンピュータを購入し、学部生がアセンブリ言語でプログラムした。カーツ教授と4人の学生は、 ALGOL 58プログラミング言語の実装であるダートマスALGOL 30 コンパイラをプログラムし、その後、2人の学生、スティーブン・ガーランドとアンソニー・ナップが1962年から1964年の間にSCALP（Self Contained ALgol Processor）言語に進化させた。ケメニー教授と新入生のシドニー・マーシャル教授は協力してDOPE（Dartmouth Oversimplified Programming Experiment）を作成し、大規模な新入生向けコースで使用された。^[2]

カーツは1961年か1962年にケメニーに次のような提案をした。^[3]ダートマス大学の学生は皆、コンピュータにアクセスできる。それは無料でオープンアクセスであるべきであり、これはタイムシェアリングシステムを作ることで実現できる（カーツはMITの同僚ジョン・マッカーシーからタイムシェアリングについて聞いた。マッカーシーは「君たちもタイムシェアリングをやってみたらどうだ？」と提案した）。DTSSはボルト、ベラネック、ニューマンのPDP-1ベースのタイムシェアリングシステムに触発されたと言われているが、これが真実であるという証拠はない。^[要出典]

1962年、ケメニーとカーツは、新しいタイムシェアリングシステムの開発提案をNSFに提出した（最終的には1964年に資金提供を受けた）。^[4]ダートマス大学とNSFの両方がこのシステムをサポートするという十分な確信があったため、彼らはGEと契約を結び、提案が資金提供される前の1963年に準備作業を開始した。^[5]特に、彼らはベンディックス、GE、IBMの候補コンピュータを評価し、GE-225システムとDATANET-30通信プロセッサの組み合わせに落ち着いた。この2プロセッサのアプローチは異例であり、ケメニーは後に次のように回想している。^[6]「当時、GEやその他の多くの専門家が、2台のコンピュータによるソリューションは無駄が多く非効率的であると私たちを説得しようとした」。本質的には、DATANET-30はユーザーインターフェイスとスケジューラを提供し、ユーザープログラムはGE-225で実行された。

その実装は1963年に、ケメニーとカーツの指導の下、学生チーム^{[7]によって開始され、大学のすべてのメンバーがコンピューティング設備に簡単にアクセスできるようにすることを目指しました。 [8]} GE-225 および DATANET-30 コンピューターは1964年2月に到着しました。ジョン・マクギーチーとマイケル・ブッシュの2人の学生が DATANET-30 および GE-225 のオペレーティングシステムを書き、ケメニーはBASICコンパイラを提供しました。システムは3月中旬に運用可能になり、1964年5月1日午前4時にシステムが稼働を開始しました。^[9] 1964年秋、数百人の新入生が20台のテレタイプを介してシステムを使い始め、ハノーバー高校ではさらに1台のテレタイプを介してアクセスしました。 ^{[10]その年の秋には、GE-225 コンピューターは、最小限の問題でより高速な}GE-235コンピューターに置き換えられました。 1965年夏までに、システムは40人の同時ユーザーをサポートできるようになりました。^[11]

1964年10月のダートマス大学の文書は、後にGEによって改訂され、DTSSの全体的なアーキテクチャについて説明している。^[12]

Datanet-30 のプログラムは、リアルタイム部分とスペアタイム部分の 2 つの部分に分かれています。リアルタイム部分は、テレタイプ行をスキャンするために、クロック制御の割り込みを介して1 秒あたり 110 回入力されます。文字が完了すると、リアルタイム部分はそれらをメッセージに収集し、「リターン」文字に遭遇するとメッセージを解釈します。プログラム内の行の場合は何も行われません。メッセージがコマンドの場合は、コマンドの実行を開始するためのスペアタイム タスクが設定され、スペアタイム リストに挿入されます。この設定を完了する時間がない場合は、リアルタイム部分が次のリアルタイム期間に設定を完了します。スペアタイム部分は、主にディスク操作と特定のテレタイプ操作を含むスペアタイム タスクを実行します。GE-235 部分には、トランスレータとして機能する常駐コンパイラ システムと、ディスクの入出力操作を管理し、その他の機能を実行する常駐実行ルーチンがあります。実行システムでは、割り込み処理によるタイムシェアリング中に、カード機器、テープ ドライブ、高速プリンタを同時に使用できます。 2 つの代数言語 (BASIC と ALGOL) が使用可能で、FORTRAN は 1965 年 9 月に予定されています。 これらのワンパス コンパイラはかなり高速で、コンパイルに通常 1 ～ 4 秒かかります。

ケメニーとカーツは、「平均10秒を超える応答時間は、自分のコンピュータを持っているという幻想を壊す」と観察し、DTSSの設計では即時のフィードバックを重視しました。^[13]そのため、多くのユーザーは自分の端末がコンピュータであると信じていました^[14]。そして、ケメニーは、「マシンはユーザーに役立つためだけにあり、ユーザーはシステム全体を完全に制御できる」と書いています。^[15]

教育目的のため、使いやすさは DTSS 設計の優先事項でした。DTSS は世界初の統合設計環境(IDE) を実装しました。ユーザーが入力した行は行番号で始まり、プログラムに追加され、以前保存された同じ番号の行を置き換えます。それ以外の行はコマンドとして解釈され、すぐに実行されます。行番号のみで構成される行は保存されませんが、以前保存された同じ番号の行は削除されます。この編集方法により、シンプルで使いやすいサービスが提供され、多数のテレプリンターをダートマス タイムシェアリング システムの端末装置として使用できるようになりました。

IDEコマンドが含まれています

• CATALOG – ストレージ内の以前に名前が付けられたプログラムを一覧表示する
• LIST – メモリ内の現在のプログラムを表示する
• 新機能– メモリ内にプログラムに名前を付けて書き込みを開始する
• OLD – 以前に名前が付けられたプログラムをストレージからメモリにコピーする
• RENAME – メモリ内のプログラムの名前を変更する
• RUN – メモリ内の現在のプログラムをコンパイルして実行する
• 保存– 現在のプログラムをメモリからストレージにコピーします
• SCRATCH – 現在のプログラムの内容をメモリから消去する
• UNSAVE – 現在のプログラムをストレージから削除する

これらのコマンドはBASIC言語の一部であるとユーザーからよく信じられていましたが、実際にはタイムシェアリングシステムの一部であり、DTSS端末を介して ALGOL ^[14]またはFORTRANプログラムを準備する際にも使用されていました。

ケメニーとカーツは当初、GEが研究提携を結ぶことを期待しており、その目的でカーツと学生のアンソニー・ナップは提案するシステム設計に関する文書を作成し、1962年にGEのフェニックス事務所に提出した。^[16]しかし、GEは提携を拒否し、1962年10月のダートマスへの提案は商業販売のみを目的としていた。^[17]とはいえ、GEとダートマスは1964年10月にサンフランシスコで開催された秋の合同コンピュータ会議で、ハノーバーのダートマスシステムに接続された3台のテレタイプを使用して、運用可能なダートマスタイムシェアリングシステムを宣伝した。^[18]

1964年12月から1965年1月にかけて、ダートマス大学の学生2人がフェニックスのGEコンピュータにDTSSとBASICの作業用コピーをインストールした。1965年初頭、GEはGE-265システム（GE 235 + DATANET 30）でBASICとダートマスアルゴルを含むタイムシェアリングサービスを宣伝し始め、^[19]後にGE Mark Iタイムシェアリングシステムに改名した。^[20]その後数年間で、GEは米国およびその他の地域で25のコンピュータセンターを開設し、5万人以上のユーザーにサービスを提供した。^[21]

コンピュータ歴史博物館の企業歴史コレクションでは、GEのマークIの歴史を次のように説明しています。^[22]

ゼネラル エレクトリック インフォメーション サービスの前身は、ゼネラル エレクトリック社内で顧客向けデモに使用したコンピュータの余剰時間を販売する事業部門として設立されました。1965 年、ワーナー シンバックは、ゼネラル エレクトリック 265 コンピュータでダートマス大学が開発したタイムシェアリング システム (Mark 1) を使用したタイムシェアリング サービスの販売を開始することを推奨しました。このサービスは瞬く間に成功し、1968 年までに GEIS は 7,000 万ドル規模のタイムシェアリング市場の 40% を占めるまでになりました。このサービスは成長を続け、やがて大型メインフレーム コンピュータで稼働する GE 開発の Mark II および Mark III オペレーティング システムに移行しました。

1966年から1968年にかけて、DTSSはGE 635に再実装されましたが、^[4]端末制御にはDATANET-30が引き続き使用されていました。GE 635システムは1966年11月に納品されました。1967年10月までに、ダートマスとGEが共同開発したフェーズIソフトウェアに基づくサービスを提供していました。GEはこれを後にGE Mark IIシステムとして販売しました。^[20]この作業と並行して、ダートマスは1967年にジョン・ケメニー教授の指導の下、学生と教員がプログラミングを行い、フェーズIIの開発に着手しました。ダートマスタイムシェアリングシステムのフェーズIIは、1969年4月1日にダートマスでフェーズIに取って代わりました。^[20]

1969年に説明されたように、新しいDTSSアーキテクチャは3つの基準の影響を受けていました。^[23]

• 265 システムの経験。
• Multicsシステムの公開された概念。
• ダートマス大学の学生と教員からなるパートタイムスタッフの能力の限界を認識しました。

この新しいバージョンは、内部的には以前の DTSS とはまったく異なっていましたが、ユーザーとコース教材のスムーズな移行を可能にするために、ほぼ同一のユーザーインターフェイスを提供しました。635 バージョンは、1970 年代に最大 300 人近くの同時ユーザーにインタラクティブなタイムシェアリングを提供しました。これは当時としては非常に大きな数であり、米国、カナダ、ヨーロッパの 11 の商業および学術サイトで運用されていました。^[24] 1970 年代に進化するにつれて、後続のバージョンはHoneywell 6000シリーズ メインフレーム (1973 年) とHoneywell 716通信プロセッサ (1974 年) に移行しました。^[25] 1976 年に、GE-635 システムは Honeywell 66/40A コンピューターに置き換えられました。これは 1999 年末まで運用されていました。^[26]

DTSSバージョン2には、「通信ファイル」と呼ばれる新しい形式のプロセス間通信が含まれていました。これはUnix パイプよりかなり古く、設計文書ではその概念的な起源は1967年頃であるとされており、^[27] 1969年の会議で簡単に説明されています。

通信ファイルを使用すると、2 つのジョブが二次記憶装置を使用せずに直接対話できます。通信ファイルには、2 つのジョブのそれぞれに 1 つのエンドがあります。これは、チャネル間アダプタのソフトウェア版です。この構造により、従来のファイルと同じ手順でジョブ間の対話が可能になります。2 つのエンドは、マスター エンドとスレーブ エンドと呼ばれます。通信ファイルのスレーブ エンドのジョブは、このファイルを従来のファイルと簡単に区別できません。通信ファイルのマスター エンドのジョブは、そのファイルで送信されるすべてのデータを制御および監視できるため、マスター エンドのジョブはデータ ファイルをシミュレートできます。これにより、便利なデバッグ支援機能が提供され、実行中のジョブを予期しないデータ構造にインターフェイスするための便利なメカニズムも提供されます。^[23]

通信ファイルは、読み取り、書き込み、クローズ操作だけでなく、同期および非同期データ転送、ランダム アクセス、ステータス照会、帯域外シグナリング、エラー報告、アクセス制御もサポートしており、各操作の正確なセマンティクスはマスター プロセスによって決定されます。Douglas McIlroy は次のように指摘しています。「この点で、[通信ファイルは]一般的な IO よりもPlan 9の9P プロトコルに似ています。」 ^[28]通信ファイルの注目すべきアプリケーションは、マルチユーザー会議のサポートです。これは電話会議のように動作し、完全にユーザー空間アプリケーション プログラムとして実装されました。^[29]

前述のように、ハノーバー高校はシステム開始当初からDTSSに接続されていました。その後10年間で、他の多くの高校や大学が、DTSSのコンピュータとスタッフを収容していたKiewit計算センターに資金を提供したピーター・キーウィットにちなんで名付けられたKiewitネットワークを介してDTSSに接続されました。これらの学校は、1つまたは複数のテレタイプ、モデム、ダイヤルアップ電話回線を介してDTSSに接続しました。^[30]ダートマスの学生はDTSSに無料で無制限にアクセスできましたが、高校生は毎週40〜72時間の端末アクセスの割り当てがあり、大学のユーザーはコンピュータの使用料を支払いました。^[31]ダートマスは、高校教師が授業でコンピューティングを使用できるように関与およびトレーニングするための積極的なプログラムを実行しました。

1967年までに、以下の高校がキーウィットネットワークに加わりました：ハノーバー高校、ホルダーネス学校、マスコマバレーリージョナル高校、キンボールユニオンアカデミー、マウントハーモン学校、フィリップスアンドーバーアカデミー、フィリップスエクセターアカデミー、セントポール学校、バーモントアカデミー。^[32]このグループは、1967年から1968年にかけてNSFの資金提供を受けたダートマス中等学校プロジェクトで拡大し、ニューイングランドの以下の高校が加わりました：ケープエリザベス高校、コンコード高校、ハートフォード高校（バーモント州）、キーン高校、レバノン高校、ルーミス学校、マンチェスターセントラル高校、ラトランド高校、セントジョンズベリーアカデミー、サウスポートランド高校、ティンバーレーン高校。^[33]

1968年から1970年にかけて、ダートマス大学は地域大学コンソーシアムを通じて、キーウィットネットワークにいくつかの大学を追加しました。その中には、ベイツ大学、バークシャーコミュニティカレッジ、ボウディン大学、コルビージュニアカレッジ、ミドルベリー大学、マウントホリヨーク大学、ニューイングランドカレッジ、ノーウィッチ大学、バーモント大学、バーモント工科大学が含まれていました。^[34]

1971年までに、Kiewitネットワークはニューイングランド、ニューヨーク、ニュージャージーの30の高校と20の大学を接続しました。^[35]当時、DTSSは3万人以上のユーザーをサポートしていましたが、そのうちダートマス大学のユーザーはわずか3,000人でした。^[35] 1973年までに、Kiewitネットワークはイリノイ州、ミシガン州、ニューヨーク州北部、オハイオ州、カナダのモントリオールの学校にまで拡大しました。^[36]

ダートマス大学の学生で、機械を恐れる人はいません。学生がコンソールの前でフットボールの試合をしたり、簡単なプログラムをいくつか書いたりして少し時間を過ごすと、コンピューターに対する態度は大きく変わります。コンピューターに対する恐れや謎は、突然消え去ります。

— ケメニー、1971年^[15]

1971年の時点で、^{[アップデート]}DTSSの使用の57%は授業で、16%は研究でした。^[15] KemenyとKurtzは、技術分野と非技術分野の学生がDTSSを使用するように意図しました。彼らは、新入生の数学クラスの第2学期に、4つのダートマスBASICプログラムの作成とデバッグの要件を含めるように手配しました。1968年までに、ダートマスの学生の80%以上がコンピュータプログラミングの経験を持っていました。80の授業で「正式な」コンピュータの使用が含まれており、これには工学、古典学、地理学、社会学、スペイン語が含まれます。^[13]タックビジネススクールと社会科学の学生が数学や工学ではなく、最も頻繁に使用していたことは、Kemenyを驚かせました。1972年までに、学生の90%がコンピュータの経験を持っていました。教員は学生がDTSSに精通していることを知っていたため、DTSSの使用は多くの授業で日常的に行われるようになりました。^[37] 1975年の調査では、教員の29%が授業でコンピュータを使用し、73%の学生が授業に登録しており、教員の43%が研究でコンピュータを使用し、45%の教員がコンピュータプログラムを作成したことがあることがわかった。その年までに、大学管理者はタイムシェアリングリソースの28%を使用し、学生は20%を使用しており、利用者には教務課と住宅事務所が含まれていた。^[38]

1971 年時点での DTSS の使用の 27% は、^{[アップデート]}気軽な使用と娯楽のためであり、大学はこれを「決して軽薄なものとして見なしていない」と述べ、ユーザーがコンピュータに慣れ、コンピュータを恐れないようにするための楽しい方法であると述べた。^{[15] [37]}数百のプログラムのライブラリには、ケメニーとカーツの報告によると、「多くのゲーム」が含まれていた。^{[13] [37]}彼らは、DTSS が教員によって広く使用されていること、および多くの学生が不要になった後もシステムを使い続けていることを喜んだ。当時大学長だったケメニーは、1971 年にシステムを説明するパンフレットに、学生がベイカー記念図書館に入り、許可を求めたり目的を説明したりせずに本を借りることができるのと同じように、「どの学生もキーウィット計算センターに立ち寄り、コンソールの前に座り、タイムシェアリング システムを使用することができます。深刻な研究上の問題を解決しているのか、宿題を簡単にしているのか、フットボールの試合をしているのか、ガールフレンドに手紙を書いているのか、誰も尋ねません」と記した。^{[15] [39] [37] 1972年までに、フットボールシミュレーションは}マルチプレイヤービデオゲームとして同時対戦プレイをサポートしました。^[37] Kiewitはダートマス大学のギリシャ系組織の近くに位置していたため、社交の場として人気がありました。^[31]学生たちはよくデートの相手を計算センターに連れてきて、ゲームをしたり、自分のプログラムをデモンストレーションしたりしていました。^[37]

1967年から1968年の学年度までに、ダートマスの2,600人のユーザーに加えて、10の大学と23の高校の5,550人がDTSSにアクセスしました。^[13]ケメニーは自宅に端末を持っており、学長として自分のオフィスに1台設置しました。^[40] 1970年代初頭までに、キャンパスには25の建物に150台以上の端末があり、^[37]キャンパスの診療所の患者用のポータブルユニットも含まれていました。毎日約2,000人のユーザーがDTSSにログインし、学生の80％と教員の70％が毎年システムを使用していました。キャンパス外のダートマス教育用タイムシェアリングネットワークには、ミドルベリー大学、フィリップスアンドーバー、マウントホリヨーク大学、ゴダード大学、米国商船士官学校、米国海軍兵学校、ベイツ大学、ニューヨークのダートマスクラブ、ニュージャージー州ジャージーシティのダートマス関連団体など、30の高校と20の大学の79の端末を持つユーザーが参加し、ダートマスの人々とDTSSを共有していました。^{[15]このシステムでは、ユーザー間で電子メールタイプのメッセージをやり取りしたり、} Unixの トークプログラムの前身であるリアルタイムチャットをしたりできました。

DTSSでは複数の言語が利用可能でしたが、1972年の時点で^{[アップデート]}プログラムの98%はダートマスBASICで書かれていました。^[37] BASICは変更されなかったため、システムは古いアプリケーションと互換性がありました。ケメニーは1974年に、1964年に書いたプログラムが今でも実行できると報告しました。^[14] 1980年までにサポートされた言語とシステムには以下が含まれていました。^[41]

2000年には、シミュレータ上でDTSSシステムを再現するプロジェクトが開始され、その結果、DTSSは現在Microsoft WindowsシステムとApple Macintoshコンピュータで利用可能になりました。^[42]

• オペレーティングシステムのタイムライン
• タイムシェアリングシステムの進化