بير برينش هانسن

وُلد بير برينش هانسن في فريدريكسبيرغ ، وهي منطقة معزولة تحيط بكوبنهاغن ، الدنمارك . عمل والده، يورغن برينش هانسن ، مهندسًا مدنيًا، وأصبح خبيرًا رائدًا في ميكانيكا التربة ، ثم شغل منصب أستاذ في جامعة الدنمارك التقنية . أما والدته، إلسبيث برينش هانسن (اسمها قبل الزواج رينغ)، فكانت ابنة الملحن الدنماركي أولوف رينغ ، وعملت مصففة شعر قبل زواجها. ^{[ 1 ]}

التحق برينش هانسن بمدرسة سانت يورغنز الثانوية ، ثم درس الهندسة الكهربائية في جامعة الدنمارك التقنية، حيث سعى إلى التخصص في مجال "لا يزال في مراحله الرائدة"، انطلاقًا من اعتقاده بأنه "إذا كان موضوع ما يُدرَّس، فربما يكون قد فات الأوان لتقديم إسهامات جوهرية". ^{[ 1 ] [ 2 ]} بعد فترة تدريب طلابي لمدة سبعة أسابيع في مختبر هورسلي التابع لشركة آي بي إم في إنجلترا، قرر تكريس حياته المهنية للحواسيب. في البداية، ركز على تصميم الحواسيب، لكن قراءة كتاب عن مشروع آي بي إم 7030 ستريتش ، الذي وصف تنظيم الحاسوب من وجهة نظر المبرمج ^{[ 3 ]،} أعاد توجيه اهتمامه نحو أن يصبح مهندسًا معماريًا للحاسوب. ^{[ 1 ]}

بعد حصوله على درجة الماجستير في الهندسة الإلكترونية عام 1963، حصل برينش هانسن على وظيفة في ريغنيسنترالن ، التي كانت آنذاك مؤسسة بحثية تابعة للأكاديمية الدنماركية للعلوم التقنية (أكاديميت فور دي تيكنيسك فيدنسكابر)، حيث عمل في مجموعة المترجمات، بقيادة بيتر نور ويورن ينسن . ^{[ 2 ]} هناك، كان أول مشروع مهم له هو كتابة محلل لغوي لمترجم لغة كوبول لجهاز كمبيوتر سيمنز 3003.

بعد ذلك، قام بكتابة نظام ملفات لاستخدامه أثناء تنفيذ برامج COBOL المترجمة، ولاحظ لاحقًا ما يلي: ^{[ 1 ]}

أدرك الآن أنه كان في الواقع نظام تشغيل صغيرًا قمت ببرمجته. ومع ذلك، في منتصف الستينيات، لم يكن الخط الفاصل بين تنفيذ اللغة وأنظمة التشغيل واضحًا تمامًا.

في عام 1966، انتقل برينش هانسن إلى مجموعة الأجهزة التابعة لهينينج إيساكسون في شركة ريغنيسنترالين، التي كانت آنذاك شركة ذات مساهمين. وبالتعاون مع بيتر كرافت، حدد بنية الحاسوب ومجموعة التعليمات الخاصة بجهاز الحاسوب الثالث لشركة ريغنيسنترالين، وهو RC 4000، باستخدام لغة ALGOL 60 كلغة وصف للأجهزة لإنتاج مواصفات رسمية .

لقلة خبرته في البرمجة المتعددة ، استخدم نسخة من كتاب " العمليات المتسلسلة التعاونية " ^{[ 4 ]} الذي أرسله إليه إدسكار ديكسترا لفهم تزامن العمليات باستخدام الإشارات ، ثم قام بتنفيذ جهاز مراقبة متخصص يعمل في الوقت الحقيقي من طراز RC 4000 لاستخدامه في إدارة مصنع للأسمدة. كتب بيتر كرافت وتشارلز سيموني ، الذي كان لا يزال مراهقًا، مترجمًا للغة P-code وبرامج مهام لتسجيل البيانات تم تجميعها إلى لغة P-code. ^{[ 1 ]}

في صيف عام 1967، غادر برينش هانسن قسم الأجهزة في شركة ريغنيسنترالن ليصبح رئيسًا لتطوير برمجيات RC 4000 ، حيث قاد فريقًا ضمّ يورن ينسن وبيتر كرافت وسورين لاوسن في وضع نظام برمجة متعددة الأغراض لـ RC 4000 ، بهدف تجنب تطوير نظام تشغيل تحكم مخصص في الوقت الحقيقي لكل تثبيت لـ RC 4000، ودعم المعالجة الدفعية وتقاسم الوقت أيضًا. ^{[ 1 ]} لم يكن النظام الناتج نظام تشغيل كاملًا، بل نواة صغيرة توفر الآليات التي يمكن بناء أنظمة تشغيل لأغراض مختلفة عليها. ^{[ 5 ]} وبحلول ربيع عام 1969، كان هناك إصدار موثوق وموثق جيدًا من نظام البرمجة المتعددة لـ RC 4000 قيد التشغيل. ^{[ 1 ]}

في أواخر عام 1970، انتقل برينش هانسن إلى بيتسبرغ ، مُلبيًا دعوة آلان بيرليس لزيارة قسم علوم الحاسوب في جامعة كارنيجي ميلون كباحث مشارك، بينما كان يُؤلف أول كتاب منهجي حول مبادئ أنظمة التشغيل. ^{[ 1 ] [ 2 ]} خلال هذه الفترة، في المدرسة الصيفية لعام 1971 في ماركتوبردورف وندوة في بلفاست ، بدأ برينش هانسن وتوني هوار وديجكسترا مناقشة أفكار تطورت لاحقًا إلى مفهوم المُراقب . في ربيع عام 1972، وبعد قراءة مفهوم الفئة الذي ابتكره أولي يوهان دال وكريستين نيغارد لـ Simula 67، أكمل برينش هانسن كتابه بفصل عن حماية الموارد اقترح فيه أول تدوين للمُراقبة، باستخدام الفئات المشتركة. ^{[ 6 ]} في عام 1973، نُشر كتاب "مبادئ أنظمة التشغيل" ، ليصبح أول كتاب شامل حول أنظمة التشغيل. ^{[ 7 ]}

في يوليو 1972، انضم برينش هانسن إلى هيئة التدريس في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) كأستاذ مشارك في علوم الحاسوب، حيث بدأ العمل على تعريف لغة برمجة ذات عمليات متزامنة ومراقبين. في أبريل 1974، نشر تقريرًا فنيًا عن لغة كونكرنت باسكال . ^{[ 1 ] [ 2 ]} وفي يناير 1975، تم إصدار مُصرّف كونكرنت باسكال لجهاز PDP 11/45 ، والذي كتبه طالب الدكتوراه لدى برينش هانسن، آل هارتمان. ^{[ 8 ]} بعد ذلك، بدأ برينش هانسن بكتابة أنظمة تشغيل نموذجية بلغة كونكرنت باسكال لتقييمها. في مايو 1975، أكمل سولو، وهو نظام تشغيل أحادي المستخدم لتطوير برامج كونكرنت باسكال. ثم أعاد كتابة مُجدول الوقت الحقيقي الأصلي RC 4000 بلغة كونكرنت باسكال، واستغرق كتابته ثلاثة أيام، وثلاث ساعات من وقت الجهاز لاختباره بشكل منهجي. ^{[ 6 ]}

عندما حوّل قسم علوم الحاسوب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا تركيزه نحو هندسة الحاسوب وابتعد عن البرمجة، قرر برينش هانسن المغادرة بدلاً من السعي للحصول على التثبيت الوظيفي هناك. ^{[ 1 ]}

في عام ١٩٧٦، اختار برينش هانسن جامعة جنوب كاليفورنيا (USC) لمنصبه التالي، حتى تتمكن عائلته من البقاء في منزلهم في ألتادينا . انضم إلى هيئة التدريس كأستاذ متفرغ دائم، وأول رئيس لقسم علوم الحاسوب الذي تم إنشاؤه حديثًا، وقاد الجهود المبذولة لتحديد واستقطاب أفضل أعضاء هيئة التدريس لبناء قسم من الطراز الأول. بحلول عام ١٩٨٠، صنّف المجلس الوطني للبحوث قسم علوم الحاسوب في جامعة جنوب كاليفورنيا ضمن أفضل عشرة أقسام في الولايات المتحدة. ^{[ ١ ]}

أثناء دراسته في جامعة جنوب كاليفورنيا، ألّف برينش هانسن كتابه الثاني، " هندسة البرامج المتزامنة"، استنادًا إلى عمله في تطوير أنظمة التشغيل باستخدام لغة البرمجة المتزامنة باسكال. ^{[ 2 ]} نُشر الكتاب عام 1977، وكان أول كتاب يتناول البرمجة المتزامنة. ^{[ 9 ]} في عام 1978، أصبح برينش هانسن أول عالم حاسوب يحصل على درجة الدكتوراه التقنية، وهي أعلى درجة أكاديمية في الهندسة والعلوم التكنولوجية في الدنمارك، ^{[ 10 ]} وذلك تقديرًا لعمله الموثق في كتاب "هندسة البرامج المتزامنة" . وفي وقت لاحق من عام 1978، نشر برينش هانسن مفهوم لغة العمليات الموزعة، مقترحًا استخدام استدعاءات الإجراءات عن بُعد لمزامنة العمليات التي تعمل عبر شبكة حاسوبية صغيرة. ^{[ 11 ]}

في عام ١٩٧٨ أيضًا، زار إل جيه سيفينز وستيف جوينجز من شركة موستيك برينش هانسن في جامعة جنوب كاليفورنيا، حيث عرض عليه تصميمًا معماريًا منخفض التكلفة لمعالج متعدد . بدأت موستيك مشروعًا لتنفيذ هذا المعالج المتعدد، وعمل برينش هانسن كمستشار. ^{[ ١ ]} طوّر برينش هانسن لغة برمجة متزامنة جديدة، إديسون، خصيصًا لهذا المشروع. ^{[ ١٢ ]} وكما هو الحال مع مشروع RC 4000، استُخدمت إديسون أيضًا كلغة مواصفات رسمية للأجهزة. نجحت موستيك في تشغيل معالج متعدد أولي بأربع عقد، وكتب برينش هانسن مُترجمًا محمولًا لإديسون على جهاز PDP 11/55، ولكن بعد فترة وجيزة، استحوذت شركة يونايتد تكنولوجيز على موستيك ^{[ ١٣ ]} وألغت المشروع. في عام ١٩٨٢، نقل برينش هانسن نظام إديسون إلى حاسوب شخصي من شركة آي بي إم ، ثم نشر كتابه الثالث، برمجة الحاسوب الشخصي . ^{[ ١٤ ]}

في عام 1982، تم تعيين برينش هانسن أول أستاذ هنري سالفاتوري لعلوم الحاسوب في جامعة جنوب كاليفورنيا. ^{[ 1 ]}

في عام ١٩٨٤، وبعد ١٤ عامًا قضاها في الدنمارك، شعر برينش هانسن بالحنين إلى الوطن، فترك جامعة جنوب كاليفورنيا وانضم إلى هيئة التدريس في جامعة كوبنهاغن أستاذًا لعلم البيانات . ^{[ ١ ]} وفي عام ١٩٨٥، انتُخب زميلًا في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). ^{[ ١٥ ]} وفي وقت لاحق من عام ١٩٨٥، نُشر كتابه الرابع "برينش هانسن حول مُترجمات باسكال "، والذي استخدمه في دورته التدريبية الخاصة بالمُترجمات. ^{[ ١٦ ]}

أثناء تصميم نظام تشغيل متعدد الحواسيب لشركة GN Elmi الدنماركية، استنتج برينش هانسن أنه بحاجة إلى لغة جديدة، مستفيدًا هذه المرة من نموذج تمرير الرسائل في لغة CSP لهوار . ^{[ 1 ]} وقد أزالت اللغة الناتجة، جويس ، قيدًا رئيسيًا من قيود CSP من خلال إدخال الاستدعاء الذاتي المتوازي . ^{[ 17 ]} وطوّر برينش هانسن تطبيقًا محمولًا على جهاز IBM PC. ^{[ 1 ]}

بعد أن وجد برينش هانسن أنه لا هو ولا عائلته يشعرون بالراحة في الدنمارك، قرر العودة إلى الولايات المتحدة، لكنه اكتشف أن وضعهم كمهاجرين يتطلب منهم القيام بذلك بسرعة كبيرة. تواصل برينش هانسن مع جون رينولدز في جامعة سيراكيوز ، وفي عام 1987 انضم إلى هيئة التدريس كأستاذ متميز. ^{[ 1 ]}

انتقل جويس، بالتعاون مع طالبه رانغاتشاري أناند، إلى معالج Encore Multimax 320 متعدد المعالجات في مركز هندسة التوازي الشمالية الشرقية بجامعة سيراكيوز. إلا أن برينش هانسن، إدراكًا منه لمحدودية قابلية التوسع في المعالجات المتعددة، سعى إلى إيجاد حاسوب متعدد مناسب لمواصلة عمله. وبعد حصوله على جهاز Meiko Computing Surface عام 1989، بدأ بتجربة تطبيقات علمية من خلال تطوير برامج متوازية لطريقة هاوسهولدر (الاختزال)، ثم محاكاة الأجسام المتعددة كتمارين تعليمية، ففوجئ باكتشاف أن كلا البرنامجين يمتلكان هياكل تحكم متطابقة تقريبًا. وبعد أن استنتج أن كلا البرنامجين يندرجان ضمن "نموذج جميع الأزواج"، ركز على استكشاف هياكل الخوارزميات المتوازية القابلة لإعادة الاستخدام التي أطلق عليها اسم "نماذج البرمجة" أو "البرامج العامة" (والتي عُرفت لاحقًا باسم " أنماط التصميم "). ^{[ 1 ]} في عام 1995، نُشر كتاب برينش هانسن الخامس، بعنوان " دراسات في علوم الحوسبة: نماذج البرمجة المتوازية" ، ^{[ 18 ]} مع برامج مُعاد كتابتها بلغة SuperPascal ، وهي لغة نشر مُنفذة بالكامل ابتكرها للخوارزميات المتوازية. ^{[ 19 ]}

في سنواته الأخيرة، نشر برينش هانسن استعراضًا لأهم أبحاثه بعنوان " البحث عن البساطة" (1996)، ^{[ 20 ]} ونصًا لدورة في البرمجة لغير المتخصصين بعنوان " البرمجة للجميع بلغة جافا" (1999)، ^{[ 21 ]} واستعراضًا لتطور أنظمة التشغيل بعنوان " أنظمة التشغيل الكلاسيكية: من المعالجة الدفعية إلى الأنظمة الموزعة" (2001)، ^{[ 22 ]} واستعراضًا لتطور البرمجة المتزامنة بعنوان " أصل البرمجة المتزامنة: من الإشارات إلى استدعاءات الإجراءات عن بُعد" (2002). ^{[ 23 ]} كما نشر بنفسه مذكراته عام 2004 بعنوان " قصة مبرمج: حياة رائد في مجال الحوسبة" على موقعه الإلكتروني. ^{[ 1 ]}

في عام 2002، حصل برينش هانسن على جائزة IEEE Computer Pioneer Award "لإسهاماته الرائدة في تطوير أنظمة التشغيل والبرمجة المتزامنة، والتي تجسدت في عمله على نظام البرمجة المتعددة RC 4000، والشاشات، ولغة Concurrent Pascal." ^{[ 15 ]}

في 31 يوليو 2007، توفي برينش هانسن، بعد فترة وجيزة من تشخيص إصابته بسرطان في مراحله الأخيرة. ^{[ 24 ]}

قدّم نظام البرمجة المتعددة RC 4000 المفهوم القياسي الحالي لنواة نظام التشغيل ، وفصل الآلية عن السياسة في تصميم أنظمة التشغيل. وتعود جذور بنى النواة المصغرة الحديثة إلى بنية النواة القابلة للتوسيع في RC 4000. ^{[ 15 ]} وكان تحسين أداء النواة المصغرة موضوعًا رئيسيًا في أبحاث أنظمة التشغيل لثلاثة عقود بعد RC 4000.

كان كتاب برينش هانسن، " مبادئ أنظمة التشغيل "، أول كتاب شامل في هذا المجال. نُشر الكتاب لاحقًا بست لغات (الإنجليزية، واليابانية، والألمانية، والتشيكية، والبولندية، والصربية الكرواتية)، ^{[ 1 ]} وظل يُطبع لعقود، حتى بعد أن أصبح نظام RC 4000 الذي وصفه قديمًا. في عام 1990، بعد ما يقرب من عقدين من نشره، راجعه بي جيه بلاوجر قائلًا:

هذا الكتاب قديم الطراز للغاية. فهو يصف العديد من خوارزميات نظام تشغيل جهاز RC4000. جهاز RC4000 بطيء وصغير الحجم، ويفتقر إلى منافذ طرفية كافية وفقًا لمعايير اليوم. الخوارزميات مُقدمة بلغة فرعية من لغة باسكال. لماذا كل هذا العناء؟ الجواب هو أن برينش هانسن يُعدّ من أفضل المُفسّرين في هذا المجال. يشرح الأمور بوضوح ودقة. لديه فهم عميق للمبدأ العام الكامن وراء المثال، ولكنه يتجنب التجريد غير الضروري. بعد كل هذه السنوات، لا يزال من الممتع قراءة كتاباته. ^{[ 25 ]}

في عام ٢٠٠٥، اختار أعضاء جمعية آلات الحوسبة (ACM) كتاب "مبادئ أنظمة التشغيل" ضمن أفضل ٢٥ كتابًا كلاسيكيًا، وذلك في استطلاع لاختيار الكتب الكلاسيكية النادرة لإضافتها إلى مكتبة ACM الرقمية. وقد احتلّ كتاب "مبادئ أنظمة التشغيل" المرتبة الخامسة عشرة في الاستطلاع، حيث ظهر في ٨٫٨٪ من بطاقات الاقتراع. ^{[ ٢٧ ]} وهو متوفر الآن في مكتبة ACM الرقمية .

باستخدام لغة Concurrent Pascal، أثبت برينش هانسن إمكانية تنفيذ أنظمة تشغيل كاملة بلغات برمجة عالية المستوى، وأن ذلك يقلل جهد التطوير بمقدار يتراوح بين عشرة أضعاف ومئة ضعف. ^{[ 28 ]} علاوة على ذلك، يمكن نشر أنظمة تشغيل كاملة وفهمها بشكل شامل. وقد فعل برينش هانسن ذلك تحديدًا في كتابه "هندسة البرامج المتزامنة" ، مما دفع روي مادكس وهارلان ميلز إلى التصريح بما يلي:

الجزء الثاني من الكتاب رائع حقًا. هنا، يظهر نظام تشغيل كامل، مع إمكانية فحص كل سطر من سطور البرنامج بدقة. لا يوجد أي غموض خفي، وبعد دراسة هذه الأمثلة الشاملة، يشعر القارئ أنه قادر على التعامل مع مهام مماثلة، وأنه يستطيع تغيير النظام حسب رغبته. لم نرَ من قبل نظام تشغيل معروضًا بهذه التفاصيل وبهذه الطريقة التي تسمح بالتعديل. ^{[ 29 ]}

قام برينش هانسن وهور بتطوير مفهوم المراقبة. نشر برينش هانسن أول تدوين للمراقبة، معتمدًا على مفهوم الفئة في لغة سيمولا 67، ^{[ 7 ]} وابتكر آلية للانتظار في الطابور. ^{[ 30 ]} قام هور بتحسين قواعد استئناف العمليات. ^{[ 31 ]} أنشأ برينش هانسن أول تطبيق للمراقبة، في لغة كونكرنت باسكال. ^{[ 6 ]} بحلول عام 1990، تم إنشاء أكثر من اثنتي عشرة لغة إضافية تعتمد على المراقبة: سيمون، مودولا ، سي إس بي/كيه، سي سي إن باسكال، بي إل واي، باسكال بلس، ميسا، إس بي-مود، كونكرنت إقليد ، باسكال سي، كونكرنت سي، إميرالد، ريل-تايم إقليد، باسكال-إف سي، تورينج بلس ، بريدولا. ^{[ 6 ]}

كانت لغة Concurrent Pascal أول لغة برمجة متزامنة: ^{[ 29 ]} أول لغة طُوّرت خصيصًا للبرمجة المتزامنة، والأهم من ذلك، أول لغة أثبتت إمكانية دمج إمكانيات آمنة ^{[ 32 ]} وعالية المستوى للتزامن، حيث يضمن النظام وصول العمليات إلى مجموعات منفصلة من المتغيرات فقط، وعدم تداخلها مع بعضها البعض بطرق تعتمد على الوقت. ^{[ 23 ]} وصفها هوار بأنها "مثال بارز لأفضل ما توصل إليه البحث الأكاديمي في هذا المجال". ^{[ 33 ]}

تم توزيع شفرة المصدر والشفرة القابلة للنقل للغة Concurrent Pascal ونظام التشغيل Solo على ما لا يقل عن 75 شركة و100 جامعة في 21 دولة، مما أدى إلى انتشارها على نطاق واسع، ونقلها، وتكييفها في كل من الصناعة والأوساط الأكاديمية. ^{[ 6 ]} لاحظ جريج أندروز أن لغة Concurrent Pascal وشاشات المراقبة "أثرت بشكل كبير على معظم مقترحات لغات البرمجة المتزامنة اللاحقة". ^{[ 6 ]}

كان كتاب برينش هانسن "هندسة البرامج المتزامنة" أول كتاب في البرمجة المتزامنة، ^{[ 29 ]} ونُشر لاحقًا بثلاث لغات (الإنجليزية واليابانية والألمانية). ^{[ 1 ]} وبعد أكثر من اثني عشر عامًا على نشره، لاحظ بي جيه بلاوجر ما يلي:

بالتأكيد، طرأت تحسينات خلال السنوات الاثنتي عشرة الماضية. لدينا الآن خوارزميات تزامن أفضل ولغات أكثر تطوراً (وإن لم تكن بالضرورة أفضل) مع تحكم في التزامن. لكنك لن تجد عرضاً شاملاً أفضل للبرمجة المتزامنة من هذا الكتاب. على الأقل لم أجد مثله. ^{[ 25 ]}

في عام 2005، صوّت أعضاء جمعية ACM لصالح كتاب "هندسة البرامج المتزامنة" كواحد من أفضل 25 كتابًا كلاسيكيًا، حيث احتل المرتبة 18 في الاستطلاع، وظهر في 8% من بطاقات الاقتراع. ^{[ 27 ]} وهو متوفر الآن من مكتبة ACM الرقمية .

تعود جذور استدعاءات الإجراءات عن بعد المستخدمة في أنظمة التشغيل الحديثة إلى نظام البرمجة المتعددة RC 4000، ^{[ 15 ]} الذي استخدم بروتوكول اتصال طلب-استجابة لمزامنة العمليات. ^{[ 34 ]}

في بحثه المنشور عام 1978 حول العمليات الموزعة، اقترح برينش هانسن لغةً للحوسبة الموزعة تعتمد على الطلبات الخارجية التي تتألف من استدعاءات الإجراءات بين العمليات. ^{[ 35 ]} وقد عُرفت هذه اللغة لاحقًا في سياق أنظمة التشغيل باسم استدعاء الإجراء عن بُعد. ^{[ 36 ]}

في وقت لاحق، قام برينش هانسن بتطوير لغتين توسعان نموذج تمرير الرسائل CSP الخاص بهوار مع الاستدعاء الذاتي المتوازي، ^{[ 17 ] [ 19 ]} وأظهر كيفية تنفيذ ذلك بكفاءة. ^{[ 37 ]}