Операционные системы корпорации Microsoft для настольных и переносных компьютеров можно разделить на три семейства: Ms-Dos, Consumer Windows (Windows 95/98/ME) и Windows NT/2000/XP.
Первые операционные системы Windows нельзя было назвать полноценными операционные системами, так как для их работы обязательно наличии активной копии Ms-Dos. Windows был посредником между пользователем и операционной системой, облегчая процесс общения между ними.
Основные отличие Windows 95/98 от Windows NT заключается в том, что серия 95/98 базируется на принципе Plug and Play подключения новых устройств (автоматический поиск и установка драйвера вновь появившегося устройства) и не требует серьезного администрирования, в то время как серия Windows NT ориентированна на сетевое использование в больших организациях и требует точного конфигурирования и постоянного администрирования.
Windows 1.0 была выпущена в 1985 году как графический интерфейс пользователя, является только оболочкой, но не операционной системой. Все Windows 1.0, 2.0, 3.0, 3.1, 3.11 не являются ОС.
Windows 95, выпущенная в 1995 году не является полностью 32 разрядной программой. Содержала куски 16 разрядного ассемблерного кода и продолжала использовать ФС Ms-Dos. Значительное изменение ФС заключалось в добавлении длинных имен файлов к именам из 8+3 символа, разрешенным в Ms-Dos.
Достоинства Windows 95: настоящая многозадачность, самонастраивающая система драйверов поддержки аппаратной части компьютера (Plug and Play - «Подключай и работай»).
Недостатки Windows 95:
1)высокие требования к аппаратной части компьютера (процессору, ОЗУ, жесткому диску);
2)недостаточная устойчивость в работе;
3)для обслуживания диска на компьютере с операционной системой Windows 95 надо использовать только собственные средства Windows 95 или специальные утилиты для Windows 95 и ни в коем случае нельзя использовать другие утилиты. Иначе можно повредить ФС Windows 95.
Выпущенная в 1998 году Windows 98 не сильно отличалась от Windows 95. Основное отличие заключалось в интерфейсе пользователя.
Новые средства Windows 98:
1)Проверка реестра. Системная программа, позволяющая обнаружить и устранять ошибки в реестре. При каждом запуске компьютера программа проверки реестра автоматически проверяет реестр на наличие несогласованности структуры данных. Выполняет резервирование реестра. Если обнаруживает серьезные ошибки в реестре, реестр можно восстановить по резервной копии. Программа проверки реестра поддерживает до пяти сжатых архивных копий реестра, при которых компьютер успешно запускается.
2)Архивация данных.
3)Включает средства, позволяющие компьютеру работать быстрее по сравнению с Windows 95 без добавления нового оборудования.
Ошибки: у каждого процесса – 4-гигабайтное адресное пространство, в котором первые 2 Гбайт полностью принадлежат процессу. Следующий байт совместно используется всеми процессами, чтобы все они могли получать доступ к векторам прерываний Ms-Dos. В результате ошибка в одной программе могла повредить ключевые структуры данных, используемые посторонними процессами, вследствие чего все эти процессы рушились. Последний гигабайт использовался процессам и ядром и содержит некоторые критические структуры данных. Любая программа, записав поверх этих структур какой-либо мусор, могла вывести из строя всю систему.
В 2000 году корпорация Microsoft выпустила новую версия Windows ME (Edition) . добавлены новые функции, исправлены некоторые ошибки, но нет больших отличий от Windows 98. новые функции включали в себя улучшенные возможности организации и совместного использования изображений, музыки и фильмов, серьезнее поддерживали работу с сетью на дому, больше функций относящиеся к Интернету: поддержка мгновенных сообщений и широкополосных соединений (кабельных модемов и ADSL).
Windows NT ( New Technology) была разработана группой разработчиков под руководством Дэйва Катлера. Дэйв Катлер пришёл в Microsoft в 1988 году специально для работы над проектом NT. NT, в отличии от остальных OC Microsoft, в некотором смысле проект одного человека, эта ОС наиболее законченная и логичная из всего того, что они выпустили.
Windows NT - полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью.
Система Windows NT не явялется дальнейшим развитием ранее существовавших продуктов. Её архитектура создавалась заново с учетом предъявляемых к современной ОС требований:
1) Совместимость (Compatibility). Система имеет привычный интерфейс ОС семейства Windows, поддержку файловых систем NTFS5, NTFS4, FAT16 и FAT32. Большинство приложений, написанных под MSDOS, W9x, а также некоторые программы под OS/2 запускаются и функционируют без проблем. При проектировании NT учитывалась возможность работы системы в различных сетевых средах, поэтому в поставку входят средства для работы в Unix- и Novell-сетях.
2) Переносимость (Portability). Система работает на различных процессорах семейства x86 производства Intel и AMD. Благодаря структуре ОС возможна реализация поддержки процессоров других архитектур, но это потребует некоторых усилий.
3) Масштабируемость (Scalability). В W2k реализована поддержка технологий SMP и COW (Cluster Of Workstations). Количество процессоров при использовании SMP может достигать 32 (64 и более, при использовании ядра и HAL-а, написанного производителем компьютера).
4) Система безопасности (Security) полностью удовлетворяет спецификации C2 по терминологии АНБ США. Правда, для полной поддержки потребуется оборудование, которое также удовлетворяет этой спецификации.
5) Распределённая обработка (Distributed processing). W2k имеет встроенные в систему сетевые средства, что обеспечивает возможность связи с различными типами компьютеров-хостов благодаря наличию разнообразных транспортных протоколов и технологии "клиент-сервер".
6) Надёжность и отказоустойчивость (Reliability and robustness). Архитектура ОС защищает приложения от повреждения друг другом и самой операционной системой. При этом используется отказоустойчивая структурированная обработка особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью.
7) Локализация (Localization). Система предоставляет возможности для работы во многих странах мира на национальных языках, что достигается применением стандарта ISO Unicode.
8) Расширяемость (Extensibility). Благодаря модульному построению системы становится возможно добавление новых модулей на различные архитектурные уровни ОС.
Основными модулями Windows NT являются:
Уровень аппаратных абстракции HAL (Hardware Abstraction Layer)
Ядро (Kernel)
Исполняющая система
Защищенные подсистемы
Подсистемы среды
Уровень аппаратных абстракции виртуализирует аппаратные интерфейсы, обеспечивая тем самым независимость остальной части ОС от конкретных аппаратных особенностей. Подобный переход позволяет обеспечить легкую переносимость Windows NT с одной аппаратной платформы на другую. Работа HAL заключается в том, чтобы предоставить всей остальной системе абстрактные аппаратные устройства, которые представляются в виде машинно-независимых служб (процедурных вызовов и макросов). Поскольку драйверы и ядро пользуются службами HAL и не обращаются напрямую к устройствам, требуется значительно меньше времени для их переноса на другую платформу. Он разработан, чтобы скрывать различия между материнскими платами различных производителей, но не различия между процессорами Pentium и Alpha. К службам HAL относятся: доступ к регистрам устройств, адресация к устройствам, независящих от шины, обработка прерываний и возврат от прерываний, управления таймерами, интерфейс с BIOS.
Ядро является основой модульного строения системы и координирует выполнение базовых операций Windows NT. Ядро отвечает за планирование выполнение потоков, синхронизацию работы нескольких процессоров, обработку прерываний и исключительных ситуаций. Назначение ядра заключается в том, чтобы сделать всю остальную часть ОС независимой от аппаратуры. Ядро получает доступ к аппаратуре через HAL. Оно построено на чрезвычайно низкоуровневых службах уровня HAL, формируя из них абстракции более высоких уровней.
Исполняющая система включает в свой состав набор программных конструкций привилегированного режима, представляющих базовый сервис ОС. Исполняющая система состоит из несколько компонент (10), каждая из которых предназначена для поддержки определенного системного сервиса. ИС написана на языке С, не зависит от аппаратуры.
Компоненты ИС:
1)Менеджеры объектов ( ObjectManager)
2)Менеджеры ввода-вывода (I/O Manager) формирует каркас для управления устройствами ввода-вывода и предоставляет общие службы ввода-вывода, вызывая соответствующий драйвер.
3)Менеджер процессов (Process Manager)
4)Менеджер памяти (Virtual Memory Manager) реализует архитектуру виртуальной памяти со страничной подкачкой.
5)Менеджер безопасности
6)Менеджер кэша (Cache Manager) хранит в памяти блоки диска, которые использовались в последнее время, чтобы ускорить доступ к ним.
7)Менеджер Plug and Play получает все уведомления об установленных новых устройствах.
8)Менеджеры энергопотребления выключает монитор и диск, если к ним не было обращений в течении определенного интервала времени.
9)Менеджер конфигурации отвечает за состоянии реестра. Он добавляет новые записи и ищет запрашиваемые ключи.
10)Менеджер вызова локальной процедуры обеспечивает высокоэффективное взаимодействие между процессами.
Подсистемы среды представляют собой защищенные серверы пользовательского режима, который обеспечивает выполнение и поддержку приложений, разработанных для различного операционного окружения. Windows NT поддерживает динамические библиотеки, называемые DLL (Dynamic-Link Library – динамически подсоединяемая библиотека). Содержит набор связанных библиотечных процедур и все их структуры в одном файле с расширением dll.
Некоторые ключевые файлы Windows 2000, их режимы работы.
файл
режим
Количество
функций
содержание
hat.dll
ядра
низкоуровневое управление аппаратурой, например портами ввода-вывода
ntoskrnl.exe
ядра
ОС (ядро + исполняющая система)
win32k.sys
ядра
-
множество системных вызовов
ntdll.dll
пользователя
диспетчер перехода из режима пользователя в режим ядра
окна, значки, меню, курсоры, диалоговые окна, буфер обмена и т.д.
advapi32.dll
защита, шифрование, реестр
Всего их четыре, Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server и Windows 2000 DataCenter Server. Отличаются они друг от друга:
1)во-первых, количеством служб и программ входящих в поставку
2)степенью поддержки аппаратного обеспечения. Например, W2k Pro не держит больше 2 процессоров, W2k Server держит уже 4 процессора, W2k AdvServer - 8 процессоров, а W2k DataCenter – 64.
Для нормальной работы надо как минимум 64МБ. Для полной инсталляции требуется не меньше 650 Мб свободного дискового пространства.
В ОС Windows 2000 нет центрального планирования. ОС Windows 2000 является системой с приоритетным прерыванием, то есть переключение потока может произойти в любой момент, а не только тогда, когда у текущего потока закончится выделенный ему квант времени. В системе существует 32 уровня приоритета, пронумерованных от 0 до 31.
Приоритеты потоков в Win32
класс приоритета
приорит нити
реального времени
высокого
среднего
близкого к нулю
критичный ко времени
Высокий
выше среднего
Средний
ниже среднего
Низкий
близкий к нулю
Число в таблице определяет базовый приоритет потока. Кроме, того у каждого потока есть текущий приоритет, который может быть выше (но ниже)базового приоритета.
Значение от 1 до 31 показывает, сколько компьютерного времени выделяется на каждый процесс. Пользователь может изменить класс приоритета программы, причем двумя способами. Первый - через Диспетчер задач, если программа уже запущена. Выбираем закладку "Процессы", нажимаем правую клавишу мыши на нужном процессе, выбираем строчку "Приоритет" и устанавливаем класс приоритета. Второй способ заключается в указании параметра при запуске программы, или создании командного (.CMD) файла в текстовом редакторе. Параметры:
start /<класс приоритета> [<путь>]<имя файла>
Например,
start /high c:\windows\notepad.exe
Операционной системой Windows 2000 поддерживается виртуальная память с подкачкой по требованию. Алгоритм подкачки основан на понятии рабочего набора. Система управляет несколькими списками свободных страниц.
