Helios (オペレーティング システム)

Helios は、並列コンピュータ用の廃止されたUnix ライクな オペレーティング システムです。Perihelion Softwareによって開発および公開されました。その基本アーキテクチャはInmos Transputerです。Helios のマイクロカーネルは、分散名前空間とメッセージング プロトコルを実装し、それを介してサービスにアクセスします。POSIX互換性ライブラリにより、 Unixアプリケーション ソフトウェアを使用でき、システムは通常の Unix ユーティリティのほとんどを提供します。

Heliosの開発は1986年秋に開始されました。^[1]その成功はトランスピュータの商業的失敗によって制限され、他のアーキテクチャへの移行の努力も限られた成功に終わりました。Perihelionは1998年に取引を停止しました。^[2]

製品名はHeliosでした。Perihelion Softwareが作成した資料では、このオペレーティング システムをHeliOSと呼ぶことはありませんでした。

1980年代初頭、ティム・キングはバース大学からメタコムコに入社し、 TRIPOSオペレーティングシステムの権利の一部を持ち込んだ。 ^{[3]メタコムコは}コモドール社からAmigaOSの開発 契約を獲得し、AmigaDOSコンポーネントはTRIPOSから派生したものとなった。1986年、キングはメタコムコを離れ、ペリヘリオン・ソフトウェア社を設立し、当初はINMOSトランスピュータシリーズのプロセッサを対象とした並列オペレーティングシステムの開発を開始した。ヘリオスはTRIPOSの軽量メッセージパッシングアーキテクチャの使用をネットワーク化された並列マシンに拡張した。

Helios 1.0 は 1988 年夏に最初の商用リリースとなり、その後 1989 年秋にバージョン 1.1、1990 年初頭にバージョン 1.1a、1990 年 12 月にバージョン 1.2 がリリースされ、その後 1.2.1 と 1.2.2 のアップデートが続いた。バージョン 1.3 は、多数のユーティリティ、ライブラリ、サーバー、ドライバーの改良を伴う大幅なアップグレードであった。最後の商用リリースは 1.3.1 であった。後に Tim King と Nick Garnett は、ソースをGNU General Public License v3 の下で公開する許可を与えた。^{[4] Helios 1.4 Alpha には、} OpenLook、OpenMotif、KDE、Gnome、およびTransputer、Linux、Solaris、WindowsのX11R6サポートが含まれる予定であった。このリリースは完了しなかった。^[5]

Helios は、複数の高帯域幅通信リンクで接続された複数のノードのネットワーク用に設計されました。ノードは、専用の処理ノード、または I/O デバイスが接続されたプロセッサです。小規模なシステムは、複数の処理ノードのセットに接続されたホスト PC またはワークステーションで構成されますが、大規模なシステムでは、ストレージ、グラフィックス、またはユーザー端末用の専用ノードによってサポートされる数百の処理ノードが含まれる場合があります。

Helios ネットワークには、処理ノードのファイル システムサーバー、コンソールサーバー、およびリセット コントロールを提供できるI/O サーバーノードが少なくとも 1 つ必要です。電源投入時に、Helios核はI/O サーバーからネットワークにブートストラップされます。各ノードは、核そのものをダウンロードして初期化する小さな第 1 段階ローダーを使用して起動されます。ノードは実行中になると、隣接するノードと通信し、必要に応じてそれらを順番に起動します。

Helios の核は、カーネル、ライブラリ、ローダー サービス、およびプロセッサ マネージャー サービスで構成されています。

Helios カーネルは実質的にはマイクロカーネルであり、ハードウェア上に最小限の抽象化を提供し、ほとんどのサービスは非特権サーバー プロセスとして実装されています。メモリ割り当て、プロセス管理、メッセージ パッシング、同期プリミティブを提供します。

Helios の中核には、システム、サーバー、ユーティリティの 3 つのライブラリが含まれています。ユーティリティ ライブラリは、他のライブラリと共有されるCプログラミング用の基本的なライブラリ ルーチンを提供します。システム ライブラリは、C 関数呼び出しをカーネルとの間で送受信されるメッセージに変換する基本的なカーネル インターフェイスを提供します。これは、ネットワーク内の場所に関係なくプロセス間の通信を可能にする抽象化を実装します。サーバー ライブラリは、以下で説明するように、Helios サーバーを作成するための名前空間サポート関数を提供します。

核の残りのコンポーネントは、ローダーとプロセッサ マネージャー サーバーです。カーネルがロードされると、これらのプロセスがブートストラップされ、新しく実行されているノードが Helios ネットワークに統合されます。

Helios の重要な機能は、分散名前システムです。Helios ネットワークは、仮想ルート ノード、オプションの仮想ネットワーク構造ノード、各プロセッサのノード、およびサービスによって提供されるサブプロセッサ名前空間を含む、単一の統合名前空間を実装します。名前はUnixの名前に似ており、文字とテキストの名前要素をスラッシュで区切ります。

名前空間はネットワーク サーバーによって管理されます。ネットワーク サーバーは、核が最初の接続ノードで起動されると、I/O サーバーによって起動されます。ネットワーク サーバーは、提供されたネットワーク マップを使用してプロセッサ名を割り当て、ネットワーク内の特定のノードにあるハードウェア デバイスのドライバーを初期化します。カーネルには名前リゾルバが含まれており、以前に解決された名前へのルートのローカル キャッシュを管理します。

サーバーは、通常サーバー ライブラリのサポートを受けてGeneral Server Protocolを実装する Helios プロセスです。サーバー プロトコルは概念的には Unix VFS API に似ており、Plan 9の9Pにより近いです。サーバーはリソースをファイルとして表現し、標準化された open/read/write/close スタイルの操作を行う必要があります。Plan 9 やその他のUnix 系オペレーティング システムの/procなどの機能と同様に、ファイル、I/O デバイス、ユーザー、プロセスなどのリソースはすべて、管理プロセスによって提供される名前空間内の仮想ファイルとして表現されます。

Helios の主要サーバーは、前述のローダー、プロセッサ マネージャー、ネットワーク サーバー、セッション マネージャー、ウィンドウ サーバー、ファイル サーバーです。その他のサーバーには、キーボード、マウス、RS-232、Centronicsサーバー (ホスト I/O サーバーに組み込まれている)、null サーバー (Unix の/dev/nullなど)、ロガー サーバー (Unix のsyslogなど) があります。

ユーザーの観点から見ると、Helios は Unix と非常に似ています。通常のユーティリティ プログラムのほとんどが提供されており、複数のマシンの可用性を反映する拡張機能を備えたものもあります。

すぐには分かりませんが、Helios は Unix パイプの概念をコンポーネント分散言語(CDL) と呼ばれる言語に拡張しています。CDL では、moreなどの一般的な Unix シェルパイプラインはタスク フォースと呼ばれ、タスク フォース マネージャーサーバーによって使用可能な CPU 全体に透過的に分散されます。CDL は、双方向パイプ、順次および並列プロセス ファーム演算子、負荷分散、およびリソース管理のための追加の演算子を使用して、従来の Unix 構文を拡張します。

Helios アプリケーションは、 C、C++、FORTRAN、Modula-2を使用して記述できます。 POSIX ライブラリは、既存の Unix ソフトウェアの移植を支援し、プログラマーに使い慣れた環境を提供します。

Helios は主にトランスピュータ システムで使用することを想定していました。INMOS の TRAM システム、Meiko CS、Parsytec MultiCluster および SuperCluster、Telmat T.Node など、さまざまなメーカーの製品と互換性があります。少なくとも学術界以外では、 Atari Transputer Workstation がおそらく最も有名な Helios ハードウェアでした。

Helios は、T4xx および T8xx、 32 ビットトランスピュータ (T2xx 16 ビットモデルではない)で実行でき、Inmos、Transtech などのさまざまな SCSI、イーサネット、およびグラフィック ハードウェア用のデバイス ドライバーが含まれています。

その後のバージョンでは、HeliosはTI TMS320C40 DSPとARMアーキテクチャに移植され、^[6]後者はActive Bookタブレットデバイスで使用されました。^[7]

• Perihelion Software (1989)。Heliosオペレーティングシステム。Prentice Hall International (UK) Ltd. ISBN 0-13-386004-3。
• Perihelion Software (1991)。Helios並列オペレーティングシステム。Prentice Hall International (UK) Ltd. ISBN 0-13-381237-5。

• Ram Meenakshisundaram の Transputer ホームページは、Wayback Machineで 2012-07-16 にアーカイブされています。
• Transputer.net ヘリオス ライブラリ