RC 4000 マルチプログラミングシステム

RC 4000 マルチプログラミング システム(参照によってはモニターまたはRC 4000とも呼ばれる) は、1969 年にRC-4000ミニコンピュータ用に開発された、現在は廃止されたオペレーティング システムです。 ^[1] わかりやすくするために、この記事では主にモニターという用語を使用します。

RC 4000 マルチプログラミング システムは、オペレーティング システムを、メッセージ パッシング カーネルを介して通信する相互作用するプログラムのグループに分解する最初の試みとして歴史的に有名です。RC 4000 は広く使用されませんでしたが、非常に影響力があり、 1970 年代から 1980 年代にかけてオペレーティング システムの研究を支配したマイクロカーネルの概念のきっかけとなりました。

Monitor は、RC 4000 が設計されていたRegnecentralenで働いていた1 人のプログラマー、Per Brinch Hansenによって主に作成されました。 Leif Svalgaard は、Monitor の実装とテストに参加しました。 Brinch Hansen は、既存のオペレーティングシステムが新しいマシンに適合しないことに気づき、既存のシステムを調整する必要があることにうんざりしていました。 彼は、相互作用するプログラムからオペレーティングシステムを構築するために使用できる、彼が「核」と呼ぶ基礎となるカーネルを構築することがより良い解決策であると感じました。たとえば、Unix は多くのタスクに小さな相互作用プログラムを使用し、パイプラインまたはパイプと呼ばれるシステムを介してデータを転送します。 ただし、ファイルシステムやプログラム制御など、大量の基本コードがカーネルに統合されています。 Monitor はそのようなコードも再配置し、システムのほぼ全体を相互作用するプログラムのセットにして、カーネル (核) を通信およびサポートシステムのみに縮小します。

Monitor は、プロセス間通信(IPC)の基礎として、パイプのような共有メモリ システムを使用しました。あるプロセスから別のプロセスに送信されるデータは、空のメモリデータ バッファにコピーされ、受信側プログラムの準備ができると、再び出力されます。その後、バッファはプールに戻されます。プログラムには、非同期の 4 つのメソッド セットを使用してデータを渡すための非常に単純なアプリケーション プログラミング インターフェイス ( APIsend message ) がありました。クライアント アプリケーションは、を使用してデータを送信し、オプションで を使用してブロックできます。サーバーは、ミラーリング コール セットとを使用しました。メッセージには、送信されるすべてのメッセージに対して暗黙の「戻りパス」があるため、セマンティクスはMach の完全な入出力(I/O) ベースのシステム よりもリモート プロシージャ コールに似ていることに注意してください。wait answerwait messagesend answer

Monitor はアプリケーション空間を 2 つに分割しました。内部プロセスは、リクエストに応じて開始される従来のプログラムの実行であり、外部プロセスは実質的にデバイス ドライバーでした。外部プロセスは、他のプログラムと同様に開始および停止できますが、ユーザー空間外で nucleus によって処理されました。内部プロセスは、それを起動した親のコンテキストで開始されたため、各ユーザーは、独自のコンテキストでプログラムを開始および停止することで、独自のオペレーティング システムを効果的に構築できました。

スケジュール設定は、必要であれば、完全にプログラムに任されていました (1960 年代、コンピュータのマルチタスク機能は、その価値が議論の余地のある機能でした)。1 人のユーザーがプリエンプティブ マルチタスク環境でセッションを開始し、別のユーザーがシングル ユーザー モードで開始して、バッチ処理をより高速に実行することもできます。リアルタイムスケジュール設定は、適切な時間にのみ返されるタイマー プロセスにメッセージを送信することでサポートできます。

Monitor のリリース以来、この 2 つの領域の開発が大部分を占め、新しい設計ではハードウェアを使用してメッセージングをサポートし、アプリケーション内でスレッドをサポートして起動時間を短縮するようになりました。たとえば、Machでは、コピーオンライトプロトコルを使用してプロセス間でデータを (コピーではなく) マッピングすることでメッセージングを向上させるためにメモリ管理ユニットが必要でした。Mach ではスレッドも広範に使用されており、外部プログラム (より現代的な用語ではサーバー) が着信要求に対して新しいハンドラーを簡単に起動できます。それでも、Mach IPC は遅すぎて、マイクロカーネル アプローチを実際に役立つものにすることはできませんでした。これが変わったのは、Jochen LiedtkeのL4 マイクロカーネルがIPC オーバーヘッドを 1 桁削減できることを実証したときでした。

• マルチプログラミングシステム
• オペレーティングシステムのタイムライン

• Hansen, Per Brinch (1970). 「マルチプログラミング オペレーティング システムの核」(PDF) . Communications of the ACM . 13 (4). Association for Computing Machinery : 238–250. CiteSeerX  10.1.1.105.4204 . doi :10.1145/362258.362278. S2CID  9414037.
• RC 4000 ソフトウェア: マルチプログラミング システム
• RC 4000 リファレンス マニュアル (bitsavers.org)