ОФперационная система Windows

Windows NT Workstation

Windows NT Workstation 3.51 по существу представ  лает собой операционную систему  сервера, приспособленную для  использования на рабочей станции. Этим обусловлена архитектура, в которой абсолютная защита прикладных программ и данных берет верх над соображениями скорости и совместимости. Чрезвычайная надежность Windows NT обеспечивается ценой высоких системных затрат, поэтому для получения приемлемой производительности необходимы быстродействующий ЦП и по меньшей мере 16-Мбайт ОЗУ. В системе Windows NT безопасность нижней памяти достигается за счет отказа от совместимости с драйверами устройств реального режима. В среде Windows NT работают собственные 32-разрядные NT-прикладные программы, а также большинство прикладных программ Windows 95. Так же как и Windows 95, система Windows NT позволяет выполнять в своей среде 16-разрядные Windows- и DOS-программы.

Схема распределения памяти Windows NT разительно отличается от распределения памяти системы Windows 95. Собственным прикладным программам выделяется 2 Гбайт особого ад-ресного пространства, от границы 64 Кбайт до 2 Гбайт (первые 64 Кбайт полностью недоступны). Прикладные программы изолированы друг от друга, хотя могут общаться через буфер обмена Clipboard, механизмы DDE и OLE.

В верхней  части каждого 2-Гбайт блока прикладной программы размещен код, воспринимаемый прикладной программой как системные  библиотеки DLL кольца 3. На самом деле это просто заглушки, Выполняющие перенаправление вызовов, называемые DLL клиентской стороны (client-side DLLs). При вызове большинства функций API из прикладной программы библиотеки DLL клиентской стороны обращаются к локальным процедурам (Local Process Communication - LPC), которые передают вызов и связанные с ним параметры в совершенно изолированное адресное пространство, где содержится собственно системный код. Этот сервер-процесс (server process) проверяет значение параметров, исполняет запрошенную функцию и пересылает результаты назад в адресное пространство прикладной программы. Хотя сервер-процесс сам по себе остается прикладного уровня, он полностью защищен от вызывающей его программы и изолирован от нее.

Рисунок 5. Модель памяти Windows NT.

Между отметками 2 и 4 Гбайт расположены низкоуровневые системные компоненты Windows NT кольца 0, в том числе ядро, планировщик потоков и диспетчер виртуальной памяти. Системные страницы в этой области наделены привилегиями супервизора, которые задаются физическими схемами кольцевой защиты процессора. Это делает низкоуровневый системный код невидимым и недоступным по записи для программ прикладного уровня, но приводит к падению производительности во время переходов между кольцами.

Для 16-разрядных  прикладных Windows-программ Windows NT реализует сеансы Windows on Windows (WOW). Windows NT дает возможность выполнять 16-разрядные программы Windows индивидуально в собственных пространствах памяти или совместно в разделяемом адресном пространстве. Почти во всех случаях 16- и 32-разрядные прикладные программы Windows могут свободно взаимодействовать, используя OLE ( при необходимости через особые процедуры thunk) независимо от того, выполняются они в отдельной или общей памяти. Собственные прикладные программы и сеансы WOW выполняются в режиме вытесняющей многозадачности, основанной на управлении отдельными потоками. Множественные 16-разрядные прикладные программы Windows в одном сеансе WOW выполняются в соответствии с кооперативной моделью многозадачности. Windows NT может также выполнять в многозадачном режиме несколько сеансов DOS. Поскольку Windows NT имеет полностью 32-разрядную архитектуру, не существует теоретических ограничений на ресурсы GDI и USER.

Windows NT 4.0

Рисунок 6. Архитектура Windows NT 3.5x

C целью  увеличить производительность и снизить требования к памяти разработчики Windows NT 4.0 решили переместить многие службы API операционной системы из подсистемы Win32 в ядро ОС. На рис. 6, 7 показано, как это отразилось на архитектуре операционной системы. В новом модуле Win32K Executive располагаются три важных элемента операционной системы: диспетчер окон, интерфейс графических устройств (GDI) и драйверы графических устройств, передающие результаты работы GDI на экран и на принтер. В Windows NT 3.x эти компоненты были частью подсистемы Win32 ( см. рис. 8, 9). В ОС Windows NT 4.0 они вошли в состав модуля Windows NT Executive, где доступ к ним, как и к другим службам ядра, можно получить в контексте вызывающих процессов.

Новая архитектура обещает резко повысить производительность, особенно при работе с графикой. Все операции вывода на экран выполняются через обращения к функциям GDI. Теперь, когда GDI стала частью ядра, прикладные программы могут непосредственно обращаться к функциям GDI, избегая сопряженных с большими накладными расходами переключений контекста, видеодрайверы могут быстрее получать доступ к аппаратным средствам, а службы Win32 API - обращаться к службам в модуле Windows NT Executive, не переходя через границы колец.

Обращение к служебным функциям GDI и диспетчера окон из прикладной

программы кольца 3 по-прежнему приводит к переходу через границы колец, но фирма Microsoft вновь нашла несколько остроумных способов оптимизации, позволяющих  добиться максимальной производительности. Один пример: если несколько функций GDI вызываются последовательно одна за другой, то они организуются в очередь в пользовательском режиме и затем направляются в ядро единым пакетом, что сводит к минимуму число переходов через границу кольца. По утверждению Microsoft, новая архитектура GDI позволит программам, интенсивно использующим графические средства, таким, как PowerPoint, выводить изображения на экран на 15-20% быстрее.

Рисунок 7. Архитектура Windows NT 4.0

Производительность  в остальных областях также улучшилась. Перемещение

диспетчера окон в ядро исключает основное узкое место, ограничивавшее

скорость  передачи информации между диспетчером  окон и прикладными

программами, которые обращаются к службам  диспетчера окон.

Рисунок 8. Подсистема Win32 Windows NT 3.5x

Теперь, когда основная часть программ и данных, реализующих службы Win32 API операционной системы, отображается в адресное пространство каждого процесса, необходимость в серверных потоках и совместных буферах памяти исчезает. Следовательно, требования системы к памяти снижаются. Однако полученная экономия почти полностью "съедается" увеличившимся размером оболочки пользовательского интерфейса. Поэтому хотя утверждение, что Windows NT 4.0 использует память более эффективно, чем версия 3.x, правильно, однако верно и то, что для достижения приемлемой

производительности  по-прежнему понадобится по меньшей  мере 16-Мбайт ОЗУ.

Фрагменты операционной системы, перенесенные из подсистемы

Рисунок 9. Исполнительная система клиент-сервер ( CSR - ранее подсистема Win32)

Win32 в  модуль Windows NT Executive, сейчас защищены не хуже, чем раньше, хотя теперь это сделано по-иному. Критики указывают на то, что плохо отлаженный видеодрайвер или драйвер принтера теперь может привести к краху ядра, тогда как раньше он мог ли лишь вызвать сбой подсистемы Win32. Фирма Microsoft возражает - и обоснованно, - что как Windows NT 3.x, так и версия 4.0 стабильны в той мере, насколько это обеспечивается драйверами устройств, ис-пользуемыми вместе с ОС. Вот почему фирма Microsoft проводит тестирование драйверов для Windows NT, в том числе разработанных независимыми поставщиками, и сертифицирует лишь безупречные продукты. Если качество графических драйверов Windows NT 4.0 окажется таким же или превзойдет качество графических драйверов версии 3.x, то нет причин, по которым Windows NT может оказаться менее надежной, чем 3.x. С другой стороны, инсталляция несертифицированного графического драйвера в системе Windows NT 4.0 теоретически более рискованна, чем инсталляция того же драйвера в системе 3.x, поскольку графические драйверы Windows NT 4.0 работают в привилегированном режиме ядра ЦП.

Что касается безопасности, то Windows NT 4.0 спроектирована с учетом

требований  стандартов безопасности точно так  же, как и ее предшественники.

Архитектурные изменения не затронули подсистему защиты информации, которая, как и другие подсистемы, выполняется в виде отдельного процесса в

пользовательском  режиме.

Тонкие  изменения, внесенные в архитектуру Windows NT в версии 4.0, отражают новое  отношение к системе со стороны  ее разработчиков. Первоначально Windows NT замышлялась как операционная система "равных возможностей", способная выполнять прикладные программы других ОС так же легко, как и свои собственные. Но теперь, когда центральное место отводится службам Win32 API, система Windows NT оптимизирована на выполнение программ Win32 с большей скоростью, чем раньше. Windows NT 4.0 работает гораздо быстрее, чем ее предшественники, и при этом, очевидно, не поступается теми качествами, которые сделали ее знаменитой. Взвесив все обстоятельства, можно сказать, что пользователи вряд ли могут пожелать чего-то лучшего.

Заключение

Конечно же Windows наиболее распространенная операционная система, и для большинства пользователей  она наиболее подходящая ввиду своей  простоты, неплохого интерфейса, приемлемой производительности и огромного количества прикладных программ для нее. Однако Windows, естественно, не единственная операционная система и далеко не самая лучшая. Я имел возможность работать не только с операционными системами Microsoft ( от DOS и Windows 3.0 до beta-версии Windows 97 ), но и с ОС IBM OS/2 Warp версии 3.0 и 4.0, несколькими реализациями UNIX. По моему мнению наиболее удачной является OS/2 Warp, которая предоставляет наиболее совершенную защиту, чем Windows 95, более быстро-действующая нежели Windows NT, более продуманный интерфейс и много разных других ме-лочей, делающих эту ОС более привлекательной ( хотя бы интеграция с Internet и встроенная поддержка распознавания речи ). Насчет UNIX можно сказать то, что она является прообразом для многих современных ОС и до сих, на мой взгляд, до сих пор держит первенство, особенно там, где требуется высокая надежность систем. Большим недостатком OS/2 и UNIX является довольно скудный выбор программных средств. Я, в принципе, являюсь противником Microsoft и Windows, Windows - не та операционная система, которую мне бы хотелось использовать, я бы предпочел OS/2 Warp фирмы IBM, но из-за огромного количества программ для Windows и в ввиду того, что все новейшие программы работают только под Windows 95, у меня установлена Windows 95.

Приложение  А.

Сравнительные характеристики.

Приложение  В.

Цены ( согласно прайс-листу  фирмы "Контакт")

Литература

1. Стефан Фойц "Windows 3.1" , Киев, BHV

2. Камилл Ахметов  "Windows 95 для всех", Москва, Кпмпьютерпресс

3. Журнал "КомпьютерПресс" 6'93.

4. "Решения Microsoft", Microsoft

5. Журнал "PC Magazine/Russian Edition" 8'95, 1'96, 10'96, 1'97

6. Журнал "Мир  ПК" 7-8'96, 9'96, 11-12'96