ОФперационная система Windows

В настоящее  время Windows NT 3.51 реализована в версиях  для рабочих станций Intel, Alpha, MIPS и PowerPC, хотя и возникает необходимость перекомпилировать прикладные программы, для того чтобы они выполнялись на каждой из этих платформ.

Пользовательский  интерфейс Windows NT практически идентичен  интерфейсу Windows 3.1, со знакомой оболочкой  на базе программ File Manager и Programm Manager, стандартными диалоговыми окнами, той же самой базовой организацией и встроенными прикладными программами. Как и в Windows for Workgroups, в него входят служебные программы для одноранговых сетей, а также клиенты для Microsoft Mail и Schedule+. Кроме того, этот интерфейс имеет много административных инструментов, в том числе утилиты для создания резервных копий, про-смотра журнала событий Event Viewer, администратор диска Disk Administrator и программа контроля производительности Performance Monitor; он также обеспечивает функции сервера удаленного доступа (WAS), позволяющие производить регистрацию на удаленной машине.

Многие  сетевые средства входят в комплект поставки. Возможности сервера встроены в Windows NT Workstation, и вы можете совместно  пользоваться файлами, каталогами и накопителями, если зарегистрированы как член группы Administrators (администраторы) или Power Users (полноправные пользователи). Windows NT располагает необходимыми средствами для работы со многими протоколами, в том числе IPX/SPX, ТCP/IР и NetBEUI, а также для клиентов сетей Windows NT и NetWare. Инициатор запросов NetWare, утилита NetWare Link, является клиентом серверов NetWare 3.х и 4.х, хотя она еще не может работать с такими средствами NetWare 4.0, как служба управления каталогами (NDS).

Инсталляция проходит в большинстве случаев  успешно, хотя иногда приходится задавать параметры звуковых и сетевых  плат. Добавление новых драйверов  упростилось: система выводит четкие указания относительно нужных драйверов. В целом совместимость с существующим программным обеспечением хорошая, хотя и не идеальна.

Windows NT устроит пользователей, желающих  получить максимально возможную  степень устойчивости и защиты. Хотя в прошлом для этой  ОС создавалось недостаточное  число программ, переход разработчиков на систему Windows 95, имеющей почти идентичный интерфейс API, означает, что эта проблема вскоре исчезнет. Для работы Windows NT требуется мощный аппаратный комплект, но тем не менее она представляет хороший выбор для пользователей, готовых затратить несколько больше средств на приобретение оборудования и не нуждающихся в драйверах DOS.

Windows NT 4.0

Генеалогия Windows NT 4.0 весьма занимательна. Со времени  появления версии Windows 3.51 в компьютерном мире изменилось многое: выпущены новые  программы, созданы новые устройства, а сеть Internet из небольшой закрытой системы, доступной узкому кругу специалистов превратилась в явление мирового масштаба.

Внешне Windows NT 4.0 аналогична Windows 95. Единственный признак,

позволяющий с первого взгляда различить эти две системы, - стартовое меню,

где указано, в какой среде вы работаете. Достоинства  и недостатки Windows

95 уже  хорошо известны, однако необходимо  отметить, что новый облик, как  ни странно, не слишком облегчил  работу. Например, если раньше многие функции управления файлами и дисками были объединены в программе File Manager, то теперь их приходится разыскивать по многочисленным меню объектов.

В пакет  входит ряд прикладных программ: Internet Information Server 2.0,

Index Server, FrontPage, Internet Explorer, Domain Name System (DNS)

Server, Proxy Server и Internet Resource Center, все пакеты Service Pack,

Plus! и  ряд дополнительных утилит, среди  которых имеются как новые,

например Administrative Wizards или Imager, так и усовершенствованные

версии  старых программ, например Task Manager.

Administrative Wizard позволяет автоматизировать  типичные задачи,

возникающие при управлении сетью, а обновленные  версии программ Windows NT Diagnostic, Perfomance Monitor служат для оперативного контроля за состоянием системы. Диалоговое окно Task Manager трансформировалось в мощную программу, которая предоставляет массу полезной информации - от степени загруженности процессора до имен всех активных системных процессоров. При этом пользователь не остается пассивным наблюдателем: при желании с помощью Task Manager можно, например, завершение любой задачи.

Один  из ключевых компонентов Windows NT 4.0 - Internet Information Server

2.0. Это  гибкое и многофункциональное  решение как для подключения  к сети

Internet, так и для создания собственной частной сети intranet. От

пользователя  требуется только настроить параметры  протокола TCP/IP (при

установленном сервисе DHCP IP-адрес присваивается  автоматически), запустить IIS и создать  одну или несколько собственных Web-страниц. После этого Web-документы доступны для всех пользователей вашей сети, у которых установлено ПО, обеспечивающее функционирование протокола TCP/IP и стандартный браузер World-Wide Web.

Появились некоторые изменения в подсистеме дистанционного доступа, Remote Access Service (RAS). Теперь имеется возможность использовать защищенные каналы связи, новый протокол Point-To-Point Tunneling Protocol (PPTP), возможность использовать несколько модемов для организации каналов связи с удаленными сетями.

Особенности сетевой архитектуры прежних версий Windows NT (многоуровневая модель защиты от несанкционированного доступа, специфика модульного построения системы и проч.) ограничивали ее пропускную способность при работе в сетях Fast Internet. В версии 4.0 были улучшены алгоритмы кэширования сетевых запросов, оптимизированы модули подсистемы разделения ресурсов, изменен механизм генерации прерываний (при переходе к высокоскоростным сетям эта функция неожиданно стала источником проблем для сетевых ОС). Второе из-менение, на которое указывает Microsoft - увеличенная производительность ОС при выполнении графических операций. Разработчики, которые "переодевали" Windows NT, перенесли часть кода модулей USER и GDI в ядро системы, что позволило ускорить выполнение графических операций на 15-20 %. Однако реальную выгоду от этого улучшения оценить трудно - операции вывода на экран представляют собой лишь малую часть работы, которую выполняют типичные программы для Windows NT. Выводы от более быстрой графики получат преимущественно САПР и ПО для мультимедиа, но даже в этом случае преимущества далеко не очевидны - быстро выполнив запросы на

вывод изображения, операционная система, как  правило, отдает освободившееся время  процессам с более высокими приоритетами.

Сочетание мощной сетевой ОС и графического интерфейса, созданного для

неквалифицированных пользователей, выглядит довольно непривычно. Windows NT 4.0 - это не просто очередная  версия популярной операционной системы. Она представляет собой основу для  нового поколения программных продуктов, ориентированных на работу в сети Internet. Возможность создания

инфраструктуры intranet, простота в обращении и хорошая  репутация прошлых

версий Windows NT в сочетании с усиливающейся  тенденцией к созданию

однородных  сетей делают ее привлекательной  для пользователей из сферы

бизнеса.

Обзор архитектуры

Windows 3.х

Сегодня легко отыскивать недостатки в архитектуре Microsoft Windows 3.x, которая создавалась  в те времена, когда наиболее распространенными  были процессоры 286 и ОЗУ малой  емкости. Но стоит также вспомнить, что значила Windows 3.х для персонального компьютера: усовершенствованный графический интерфейс пользователя, "невидимое" управление памятью, масштабируемые шрифты и унифицированная модель воспроизведения изображений, многозадачность и 32-разрядные драйверы виртуальных устройств (VxD) - лишь наиболее важные нововведения.

В основе организации Windows 3.х лежит 16-разрядная  архитектура. Ее ядро, большинство важнейших  компонентов и собственные прикладные программы представляют собой 16-разрядные коды. (Ее редко используемый интерфейс Win32 API дает возможность выполнять 32-разрядные прикладные программы, но не позволяет работать с несколькими потоками.)

Все собственные  прикладные программы Windows 3.х и все  ее системные библиотеки DLL отображаются в общее сегментированное виртуальное адресное пространство размером 4 Гбайт. Все эти компоненты видимы (и часто доступны на уровне записи) друг для друга. В нижней части этого адресного пространства, обычно ниже метки 1 Мбайт, размещаются драйверы устройств реального режима, обеспечивающие взаимодействие с периферийными подсистемами, такими, как видеоплаты или принтеры. В Windows 3.11 драйверы VxD файловой системы используются для отыскания маршрута доступа к диску в защищенном режиме.

Упрощенная  организация системы позволяет получить очень малое рабочее множество (working set - прикладной и системный код, который необходимо загрузить в память для любой данной задачи), поэтому Windows 3.1х может успешно выполняться на компьютерах с ОЗУ ограниченного размера. Такая архитектура также способствует повышению эффективности исполнения кода, так как программы могут вызывать функции API из собственного простран-ства памяти. Недостаток архитектуры состоит в слабой защите от сбоев при неправильной ра-боте программ. Программы и системные компоненты видимы друг для друга, модуль, содер-жащий ошибки, может легко испортить содержимое памяти, принадлежащей другому процессу. Хотя Windows 3.1х способна восстанавливать свою работоспособность после некоторых нарушений защиты общего характера (General Protection Fault), зачастую результатом стано-вится крах всей системы.

Рисунок 3. Модель памяти Windows 3.x

Windows 3.1х  одновременно выполняет несколько  прикладных программ с помощью  простого механизма планирования, называемого кооперативной многозадачностью. В этой системе каждая прикладная программа должна добровольно уступить управление, когда, проверив свою очередь сообщений, она обнаруживает, что та пуста. Но если прикладная программа не проверит свою очередь сообщений либо по причине занятости, либо вследствие зависания, то другие прикладные программы лишатся доступа к совместно используемым ресурсам.

Другой  недостаток, долгое время вызывавший недовольство пользователей Windows 3.1х, - ограниченность ресурсов модулей GDI и USER. Эти ограничения возникают в связи с тем, что системные библиотеки GDI и USER используют несколько 64-Кбайт динамических областей (хипов) для хранения разнообразных скрытых структур данных, создаваемых выполняющимися в данный момент прикладными программами. Когда эти небольшие хипы переполняются, вы получаете сообщение о нехватке памяти даже если в системе остается много свободной памяти.

WINDOWS 95

Windows 95 представляет собой продукт эволюционного  развития системы Windows 3.1х и  не означает полного разрыва с прошлым. Хотя она несет в себе много важных изменений по сравнению с 16-разрядной архитектурой Windows, в ней сохранены некоторые важнейшие свойства ее предшественницы. Результатом стало появление гибридной ОС, способной работать с 16-разрядными прикладными программами Windows, программами, унаследованными от DOS, и старыми драйверами устройств реального режима и в то же время совместимой с истинными 32-разрядными прикладными программами и 32-разрядными драйверами виртуальных устройств.

Рисунок 4. Модель памяти Windows 95.

Среди наиболее важных усовершенствований явившихся  в Windows 95, - изначально заложенная в ней  способность работать с 32-разрядными многопотоковыми прикладными программами, защищенные адресные пространства, вытесняющая  многозадачность, намного более широкое и эффективное использование драйверов виртуальных устройств и возросшее применение 32-разрядных хипов для хранения структур данных системных ресурсов. Ее наиболее существенный недостаток состоит в относительно слабой защищенности от плохо работающих программ, содержащих ошибки.

Каждая  собственная прикладная программа Windows 95 видит неструктурированное 4-Гбайт  адресное пространство, в котором  размещается она сама плюс системный  код и драйверы Windows 95. Каждая 32-разрядная  прикладная программа выполняется так, как будто она монопольно использует весь ПК. Код прикладной программы загружается в это адресное пространство между отметками 2 и 4 Гбайт. Хотя 32-разрядные прикладные программы "не видят" друг друга, они могут обмениваться данными через буфер обмена (Clipboard), механизмы DDE и OLE. Все 32-разрядные прикладные программы выполняются в соответствии с моделью вытесняющей многозадачности, основанной на управлении отдельными потоками. Планировщик потоков, представляющий собой составную часть системы управления виртуальной памятью ( VMM), распределяет время среди группы одновременно выполняемых потоков на основе оценки текущего приоритета каждого потока и его готовности к выполнению. Вытесняющее планирование позволяет реализовать намного более плавный и надежный механизм многозадачности, чем кооперативный метод, используемый в Windows 3.1х.

Системный код Windows 95 размещается выше границы 2 Гбайт. В пространстве между отметками 2 и 3 Гбайт находятся системные  библиотеки DLL кольца 3 и любые DLL используемые несколькими программами. (В 32- разрядных процессорах фирмы Intel предоставляются четыре уровня аппаратной защиты, поименованные, начиная с кольца 0 до кольца 3. Кольцо 0 наиболее привилегированно.) Компоненты кольца 0 в системе Windows 95 отображаются в пространство между 3 и 4 Гбайт. Эти важные участки кода с максимальным уровнем привилегий содержат подсистему управления виртуальными машинами (VMM), файловую систему и драйверы VxD.

Область памяти между 2 и 4 Гбайт отображается в адресное пространство каждой 32-разрядной прикладной программы, т. е. оно совместно используется всеми 32-разрядными прикладными программами в вашем ПК. Такая организация позволяет обслуживать вызовы API непосредственно в адресном пространстве прикладной программы и ограничивает размер рабочего множества. Однако за это приходится расплачиваться снижением надежности. Ничто не может помешать программе, содержащей ошибку произвести запись в адреса, принадлежащие системным DLL, и вызвать крах всей системы.

В области между 2 и 3 Гбайт также находятся все запускаемые вами 16-разрядные прикладные программы Windows. С целью обеспечения совместимости эти программы выполняются в со-вместно используемом адресном пространстве, где они могут испортить друг друга так же, как и в Windows 3.1х.

Адреса  памяти ниже 4 Мбайт также отображаются в адресное пространство каждой прикладной программы и совместно используются всеми процессами. Благодаря этому  становится возможной совместимость  с существующими драйверами реального  режима, которым необходим доступ к этим адресам. Это делает еще одну область памяти незащищенной от случайной записи. К самым нижним 64 Кбайт этого адресного пространства 32-разрядные прикладные программы обращаться не могут, что дает возможность перехватывать неверные указатели, но 16-разрядные программы, которые, возможно, содержат ошибки, могут записывать туда данные.

Некоторые системные DLL Windows 95, в частности USER и GDI, все еще содержат 16-разрядный  код. Одно из прискорбных следствий  этого состоит в том, что 64- Кбайт локальные хипы модулей USER и GDI и сопутствующие им ограничения системных ресурсов по-прежнему остаются. К счастью, в Windows 95 некоторые структуры данных переместились в 32-разрядные хипы, благодаря чему теперь стало намного сложнее истощить системные ресурсы, чем в среде Windows 3.1х. Другая проблема, связанная c l6-разрядным системным кодом, - эффект Win16Mutex. Так как 16-разрядный системный код нереентерабелен, только один поток может обращаться к 16-разрядным DLL в каждый момент времени, потенциально затормаживая другие процессы, которым нужен доступ к этим библиотекам.