RSX-11

RSX-11 — это семейство операционных систем реального времени, разработанных компанией Digital Equipment Corporation (DEC) для 16-разрядных мини-компьютеров PDP-11. Система была ориентирована на задачи управления оборудованием, сбора данных и обработки сигналов в реальном времени, но также использовалась как многопользовательская среда для разработки и выполнения прикладных программ. RSX-11 отличалась модульной архитектурой, поддержкой многозадачности и широким набором утилит, что сделало её одной из наиболее распространённых ОС для PDP-11 в 1970–1980-х годах.

История

Разработка и первые версии

Разработка RSX-11 началась в начале 1970-х годов в подразделении DEC, занимавшемся программным обеспечением для мини-компьютеров PDP-11. Первая версия, RSX-11A, была выпущена в 1972 году и представляла собой однопользовательскую систему с поддержкой многозадачности, работающую на процессорах PDP-11/20 и PDP-11/40. Она использовала файловую систему DOS-11 и была ориентирована на промышленные приложения. В 1973 году вышла RSX-11B, которая добавила поддержку дисковых накопителей и улучшила управление памятью.

RSX-11D и RSX-11M

В 1974 году была выпущена RSX-11D — многопользовательская версия, предназначенная для более мощных моделей PDP-11, таких как PDP-11/45 и PDP-11/70. Она поддерживала до 16 пользователей и включала средства для разработки программ на ассемблере MACRO-11 и языках высокого уровня (FORTRAN, BASIC). В 1975 году вышла RSX-11M — упрощённая и более быстрая версия, оптимизированная для малых конфигураций (PDP-11/03, PDP-11/23). RSX-11M стала самой популярной версией семейства благодаря низким требованиям к памяти (от 16 КБ ОЗУ) и гибкости.

RSX-11S и RSX-11M-PLUS

В 1978 году была выпущена RSX-11S — версия для встраиваемых систем и промышленных контроллеров, работающая без дисковых накопителей (загрузка с ПЗУ или сетевого диска). Она использовалась в станках с ЧПУ, медицинских приборах и системах управления. В 1980 году вышла RSX-11M-PLUS (также известная как RSX-11M+), которая объединила возможности RSX-11D и RSX-11M, добавив поддержку виртуальной памяти, расширенных файловых систем (ODS-2) и до 64 пользователей. Эта версия стала основной для PDP-11/70 и PDP-11/84.

Закат и наследие

С переходом DEC на 32-разрядную архитектуру VAX в середине 1980-х годов развитие RSX-11 прекратилось. Последняя версия, RSX-11M-PLUS 4.6, вышла в 1988 году. Тем не менее, система продолжала использоваться в промышленности до 1990-х годов. Некоторые наработки RSX-11 были перенесены в операционную систему VMS (VAX/VMS), а также в RT-11 — другую ОС реального времени от DEC. В 2000-х годах энтузиасты создали эмуляторы PDP-11 (например, SIMH), позволяющие запускать RSX-11 на современных компьютерах.

Архитектура и основные компоненты

Ядро и управление задачами

Ядро RSX-11 работало в режиме ядра (Kernel Mode) и обеспечивало вытесняющую многозадачность с фиксированными приоритетами (от 0 до 250). Планировщик задач основывался на приоритетах и событиях: задача с более высоким приоритетом вытесняла низкоприоритетную. Поддерживалось до 255 задач одновременно, каждая из которых могла находиться в одном из состояний (активна, ожидание, готовность). Время переключения контекста составляло около 10–20 микросекунд на PDP-11/70.

Файловые системы

RSX-11 использовала несколько файловых систем:

• DOS-11 (Files-11, тип ODS-1) — простая структура с фиксированными блоками (512 байт) и плоским каталогом. Поддерживала имена длиной до 6 символов и расширение до 3 символов.
• ODS-2 (On-Disk Structure 2) — иерархическая файловая система с поддержкой подкаталогов, длинных имён (до 39 символов) и защиты по правам доступа. Введена в RSX-11M-PLUS.
• RT-11 — совместимость с файловой системой операционной системы RT-11.

Управление памятью

В ранних версиях (RSX-11A, B) использовалась только физическая память без страничной организации. Начиная с RSX-11D и RSX-11M-PLUS, была реализована поддержка виртуальной памяти с помощью аппаратного блока управления памятью (MMU) PDP-11. Каждая задача могла адресовать до 64 КБ (16-разрядное адресное пространство), разделённых на 8 сегментов по 8 КБ. В RSX-11M-PLUS появилась поддержка свопинга (swapping) и оверлеев (overlays).

Сетевые возможности

RSX-11 поддерживала несколько сетевых протоколов:

• DECnet — проприетарная сеть DEC, позволявшая объединять PDP-11 в локальные и глобальные сети. Поддерживала удалённый доступ, передачу файлов и печать.
• LAT (Local Area Transport) — протокол для подключения терминалов через последовательные линии.
• Ethernet — в поздних версиях (RSX-11M-PLUS 4.5) появилась поддержка сетей Ethernet через контроллеры DEQNA/DELQA.

Версии и их особенности

Применение

Промышленность и автоматизация

RSX-11 широко применялась в системах управления технологическими процессами (SCADA), станках с ЧПУ, робототехнике и лабораторных установках. Например, в СССР на базе PDP-11 и RSX-11 создавались системы управления для атомных электростанций (АЭС) и металлургических комбинатов. В США система использовалась в системах управления движением поездов (например, в метро Сан-Франциско BART).

Образование и исследования

Благодаря низкой стоимости и доступности PDP-11, RSX-11 стала популярной в университетах и научно-исследовательских институтах. На ней обучали студентов программированию, операционным системам и алгоритмам реального времени. В СССР на базе RSX-11 работали вычислительные центры в МГУ, МИФИ и других вузах.

Военные и космические системы

RSX-11 использовалась в системах управления военной техникой (например, радиолокационных станциях) и в космических программах. В частности, система применялась в наземных станциях слежения за спутниками и в системах управления ракетными комплексами.

Интересные факты

• RSX-11 была одной из первых операционных систем, поддерживавших многозадачность на мини-компьютерах с 16-разрядной архитектурой.
• В СССР выпускались клоны PDP-11 (например, СМ-4, Электроника-60), на которых работали локализованные версии RSX-11 (РАФОС, ОСРВ СМ ЭВМ).
• Исходные коды RSX-11 были частично опубликованы DEC в 1980-х годах, что позволило энтузиастам создавать модифицированные версии (например, RSX-11M+ для эмуляторов).
• В 2020-х годах RSX-11 всё ещё используется в некоторых промышленных системах, где замена оборудования экономически нецелесообразна.

Источники

• Digital Equipment Corporation. RSX-11M/RSX-11M-PLUS User's Guide. DEC, 1982.
• Digital Equipment Corporation. RSX-11S System Reference Manual. DEC, 1979.
• Gordon Bell, J. Craig Mudge, John E. McNamara. Computer Engineering: A DEC View of Hardware Systems Design. Digital Press, 1978.
• Б. М. Каган, В. В. Сташин. Основы проектирования операционных систем для мини-ЭВМ. М.: Энергия, 1980.
• С. А. Немнюгин, О. А. Степанов. Архитектура и программное обеспечение PDP-11. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.