Основные отличия операционных систем windows nt от windows 9x

← Вернуться в раздел «Microsoft Windows»

Страницы: 12

Предыдущая тема: Ошибки Windows 2000

Форум Ru-Board.club — поднят 15-09-2016 числа. Цель — сохранить наследие старого Ru-Board, истории становления российского интернета. Сделано для людей.

Microsoft Windows – операционные системы корпорации Microsoft, различные версии которых предназначены для широкого класса устройств – от суперкомпьютеров до встроенных систем. В настоящее время Microsoft Windows установлена на большинстве персональных компьютеров: по данным сайта анализа веб трафика StatCounter (http://gs.statcounter.com) операционные системы Windows (версий XP, Vista, 7) в августе 2012 года были установлены на 88% компьютеров в мире; в то же время по данным компании веб-аналитики Net Applications (http://marketshare.hitslink.com) Windows занимает 92% рынка настольных компьютеров и ноутбуков.

В настоящее время существует несколько семейств (family) операционных систем Windows, предназначенных для использования на разных типах компьютеров:

• семейство клиентских операционных систем Windows NT (Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8 и др.);
• семейство серверных операционных систем Windows NT Server (Windows Server 2003, Windows Server 2008 и др.);
• семейство мобильных операционных систем Windows Mobile и Windows Phone (Windows Mobile 6, Windows Phone 7 и др.);
• семейство встроенных операционных систем реального времени Windows CE (Windows CE 7.0 и др.).

Кроме того, в прошлом выпускались 16 разрядные операционные системы (Windows 1.0, Windows 2.х, Windows 3.х) и семейство операционных систем Windows 9x (Windows 95, Windows 98, Windows Me).

В данной лекции представлен краткий обзор семейств операционных систем Microsoft Windows (рис.2.1).

16 разрядные Windows

Первой Windows была Windows 1.0, выпущенная в ноябре 1985 года. Это была не полноценная операционная система, а надстройка над операционной системой MS-DOS. Windows 1.0 предоставляла пользователю графический оконный интерфейс и возможность запускать несколько приложений одновременно (и то и другое отсутствовало в MS DOS). Сначала эту программу хотели назвать Interface Manager, но затем склонились к названию Windows («окна»), как более точно отражающему суть работы с новой программой [7]. Минимальные системные требования к памяти ограничивались 256 КБ.

В Windows 2.0 (декабрь 1987 года) были введены некоторые улучшения графического интерфейса (в частности поддержка перекрывающихся окон) и работы с памятью. Также для большего удобства стали использоваться комбинации клавиш. В мае 1988 года и в марте 1989 года появляются соответственно Windows 2.10 и Windows 2.11, поддерживающие новые на то время процессоры Intel 80286 и Intel 80386 [16].

В мае 1990 года выходит Windows 3.0 с улучшенной графикой и поддержкой виртуальной памяти. В 1992 1993 гг. появляются версии Windows for Workgroups 3.1 и 3.11, в которых имеется поддержка работы в одноранговых сетях и сетях под управлением сервера. Это были последние версии 16 разрядных Windows.

Windows 9x

В августе 1995 года выпускается Windows 95 – 32 разрядная клиентская операционная система, в которой была встроенная поддержка работы с Интернетом (браузер Internet Explorer) и модемными сетями, а также технология Plug-and-Play («подключи и работай»), позволяющая быстро подключать к компьютеру различные устройства. Впервые появилась кнопка Пуск (Start) и Панель задач (Taskbar). Windows 95 требовала минимум 4 МБ оперативной памяти [7].

На смену Windows 95 в июне 1998 года приходит Windows 98 с множеством программ для работы с Интернетом (Internet Explorer 4, Outlook Express и др.), поддержкой DVD и USB, первым появлением Панели быстрого запуска программ (Quick Launch bar). Windows 98 была последней операционной системой, основанной на MS DOS [7].

Последней версией в семействе 9x стала Windows Me (Millennium Edition, сентябрь 2000 года). Эта система была нацелена на домашних пользователей, и, следовательно, имела широкую поддержку работы с мультимедиа (Windows Media Player 7, Windows Movie Maker), Интернетом и домашними сетями.

Другим направлением развития операционных систем Windows в 90 е годы стало семейство NT.

Windows NT

В июле 1993 года была выпущена первая операционная система семейства NT – Windows NT 3.1. Есть разные варианты объяснения названия NT, самый распространенный вариант – это аббревиатура от New Technology («новая технология»).

Разработка системы, основанной на новом ядре (не MS DOS), началась в 1989 году. К новой операционной системе предъявлялись следующие основные требования [5]:

• 32 разрядность;
• поддержка многопроцессорных систем;
• поддержка вытесняющей многозадачности и виртуальной памяти;
• высокая производительность;
• возможность работы в качестве сервера и клиента;
• переносимость;
• совместимость с другими версиями Windows и MS DOS, а также частичная совместимость с UNIX;
• безопасность;
• надежность;
• поддержка Unicode.

Windows NT 3.1 соответствовала всем этим требованиям, а на ядре этой системы (конечно, с изменениями) основаны все современные версии Windows, включая Windows 8.

Windows NT 3.1 поддерживала процессоры Intel 80386, Intel 80486, MIPS R4000 и DEC Alpha [5]. Существовали клиентская и серверная версии системы – Windows NT и Windows NT Advanced Server. Windows NT, помимо других файловых систем, поддерживала специально разработанную в Microsoft файловую систему NTFS (New Technology File System).

В 1994 1996 годах последовательно выходят операционные системы Windows NT 3.5, Windows NT 3.51 и Windows NT 4.0. Целями разработки Windows NT 3.5 были повышение производительности и надежности, а также уменьшение размера системы. В Windows NT 3.51 была включена поддержка процессора IBM PowerPC. Windows NT 4.0 обладала таким же графическим интерфейсом как и система Windows 95 [5].

Windows 2000, вышедшая в декабре 1999 года, разрабатывалась в качестве системы для профессиональных пользователей, объединяющей два направления – Windows 9x и Windows NT [7]. Система Windows 2000 включала Active Directory (служба и базу данных ресурсов для управления большими сетями) и поддержку значительного числа Plug-and Play устройств, в том числе беспроводных сетей, USB, IEEE 1394 и др. Существовало 4 версии Windows 2000 – одна клиентская (Professional) и три серверных (Server, Advanced Server и Datacenter Server). Windows 2000 была последней системой, для которой выпускались одновременно клиентские и серверные версии.

Следующим шагом стало объединение обоих направлений клиентских систем: и систем для профессиональных пользователей (Windows 2000 Professional), и систем для домашних пользователей (Windows Me). Результатом такого объединения стала операционная система Windows XP (август 2001 года). Благодаря своей стабильности, скорости и удобному интерфейсу, Windows XP стала (и до сих пор является) одной из самых распространенных операционных систем в мире. Важным шагом явилось появление 64 разрядных версий Windows XP (Windows XP 64-bit Edition). Количество строк кода в Windows XP – 45 миллионов [7].

В марте 2003 года выходит серверная операционная система Windows Server 2003, имеющая большую производительность и поддерживающая более мощное оборудование, чем Windows 2000. Система имеет 4 основные версии: Web, Standard, Enterprise и Datacenter. Например, версия Datacenter поддерживает 64 процессора и до 64 ГБ оперативной памяти (до 512 ГБ на 64 разрядных платформах).

Клиентская операционная система Windows Vista вышла в ноябре 2006 года. Акцент при разработке этой системы был сделан на безопасность – контроль учетных записей пользователей (User Account Control), шифрование дисков (BitLocker Drive Encryption), антишпионское программное обеспечение (Windows Defender) и др. В Windows Vista был также изменен пользовательский интерфейс, в частности поменяла вид кнопка Пуск (Start).

В феврале 2008 года появилась операционная система Windows Server 2008, основанная на коде Windows Vista – поэтому большая часть нововведений Windows Vista перешла и в Windows Server 2008.

В июле 2009 года выходит Windows 7, отличающаяся расширенной поддержкой ноутбуков и планшетов. Основные особенности Windows 7 – новые приемы работы с окнами, мгновенный поиск информации на компьютере, поддержка сенсорных экранов (Windows Touch), большие возможности по настройке оформления рабочей среды.

В 2012 году Microsoft выпускает новейшие версии операционных систем – клиентскую Windows 8 (октябрь 2012 года) и серверную Windows Server 2012 (сентябрь 2012 года). Windows 8 – операционная система, одинаково рассчитанная как на обычные настольные компьютеры и ноутбуки, так и на планшетные компьютеры, завоевавшие в последнее время существенную долю всего рынка персональных компьютеров (см. лекцию 3 «Windows 8»).

Windows CE

Windows CE – операционная система реального времени для встраиваемых систем. Символы «CE», по утверждению Microsoft, обозначают «Compact, Connectable, Compatible, Companion, Efficient»^{1http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;EN-US;Q166915} . В настоящее время эта система имеет официальное название Windows Embedded Compact (http://www.microsoft.com/windowsembedded).

Windows CE поставляется разработчикам устройств в виде набора компонентов, из которых можно создать операционную систему для конкретного устройства. Например, операционные системы Windows Mobile построены на основе Windows CE.

Первая версия Windows CE 1.0 появилась в 1996 году и была разработана как урезанная версия Windows 95. В дальнейшем команда разработчиков Windows CE сотрудничала с командой Windows 2000, затем Windows CE развивалась как независимая система.

На сентябрь 2012 года последней версией является Windows CE 7.0.

Windows Mobile и Windows Phone

Windows Mobile – операционная система для смартфонов и карманных персональных компьютеров (КПК, Personal Digital Assistant – PDA), основанная на Windows CE.

Первые версии операционных систем этого семейства назывались Pocket PC (2000 год). С 2003 года утвердилось наименование Windows Mobile – были выпущены операционные системы Windows Mobile 2003, Windows Mobile 5, Windows Mobile 6. Последней версией с таким названием стала система Windows Mobile 6.5 (2009 год).

С октября 2010 года Microsoft выпустила новую операционную систему для мобильных устройств – Windows Phone 7, несовместимую с Windows Mobile, хотя и основанную также на Windows CE. В Windows Phone 7 появился новый пользовательский интерфейс, в настоящее время называемый Modern UI.

В октябре 2012 года ожидается выход Windows Phone 8, основанной на ядре Windows NT.

Резюме

В лекции представлен обзор операционных систем Windows с 1985 года до 2012 года. Рассмотрены основные семейства и их ключевые представители – 16 разрядные Windows, Windows 9x, Windows NT, Windows NT Server, Windows Mobile/Windows Phone и Windows CE.

В следующей лекции приводится обзор новейшей операционной системы от Microsoft – Windows 8.

Контрольные вопросы

• Перечислите основные семейства операционных систем Windows и дайте их краткую характеристику.
• Назовите основных представителей 16 разрядных Windows.
• Перечислите основные отличия операционных систем Windows NT от Windows 9x.
• Чем отличаются клиентские и серверные версии Windows NT?
• Охарактеризуйте операционные системы семейства Windows CE.
• Охарактеризуйте операционные системы семейства Windows Mobile/Windows Phone.

Время на прочтение11 мин

Количество просмотров84K

Картинка с сайта: habr.com

Несколько дней назад в сеть просочился образ ранней версии Windows 11. Различные издательства провели тесты по производительности и пришли к неутешительному выводу: Windows 11 в среднем работает хуже, чем Windows 10. Но расстраиваться рано! Проблемы производительности могут быть связаны с «сыростью» слитого образа и нюансами совместимости с текущими программами. Так или иначе, 24 июня состоится официальная презентация нового поколения операционных систем Windows, которая, возможно, даст ответы на многие вопросы. Если сегодня у вас есть настроение для ностальгии, предлагаем вам окунуться в мир Windows: познакомиться с историей, как менялась ось и что у нее внутри.

История Windows

Картинка с сайта: habr.com

В начале 80 годов прошлого века компания IBM работала над персональным компьютером на базе процессора Intel 8088. С середины 70 годов компания Microsoft была основным поставщиком Basic для восьмибитных микрокомпьютеров. Когда IBM обратилась к Microsoft для лицензирования Basic для их нового компьютера IBM PC, Microsoft согласилась, а также посоветовала обратиться к компании Digital Research для лицензирования операционной системы CP/M. Но, получилось так, что глава Digital Research не нашел в своем графике времени для встречи для IBM, и IBM снова обратилась к Microsoft, теперь уже с просьбой решить вопрос операционной системы для IBM PC. Microsoft купила клон ОС CP/M у компании Seattle Computer Products и перенесла её на IBM PC. Итоговым названием получившейся ОС стало MS-DOS 1.0.

Картинка с сайта: habr.com

IBM PC

Первые продукты с названием «Windows» от Microsoft не были операционными системами. Это были графические среды для MS-DOS. На фоне успеха, в том числе и коммерческого, пользовательского интерфейса на Apple Lisa, компания решила реализовать графический интерфейс на IBM PC с MS-DOS. В отличии от относительно дешевых IBM PC, Apple Lisa стоили дорого (почти 10 тысяч долларов), и немногие покупатели могли позволить купить их. Microsoft решила занять нишу дешевых компьютеров с графическим интерфейсом. При этом низкая стоимость достигалась экономией на комплектующих и более низкая производительность, по сравнению с Lisa, избежать не получилось. Так, в 1985, 1987 и в 1990 выходят первые три версии Windows — 1.0, 2.0 и 3.0. Причем за первые шесть месяцев после релиза Windows 3.0 было продано более 1 миллиона экземпляров. Дальнейшее развитие Windows можно разделить на два направления — Windows на базе MS-DOS и Windows на базе NT.

Картинка с сайта: habr.com

Windows 1.01

Windows 9x

Windows на базе MS-DOS или Windows 9x не были первыми ОС от Microsoft, но они продолжали «старые традиции» и были построены на основе 16-битного кода MS-DOS. В августе 1995 года была выпущена Windows 95 — первая система семейства Windows 9x. Она уже была полноценной операционной системой с соответствующими возможностями.  Однако у системы были проблемы с безопасностью (например, не было «администратора») и с изоляцией приложений. Зависание 16-битного приложения приводило к блокировке всей системы. Проблемы со стабильностью достались и Windows 98 и Windows ME, которые отличались от выпуска 95 года рядом небольших обновлений.

Картинка с сайта: habr.com

Windows 95

Windows NT

В целом, к концу 80-х годов в Microsoft появилось понимание о необходимости разработки операционной системы не на базе MS-DOS. Параллельно с разработкой софта, связанного с MS-DOS, Microsoft наняла команду инженеров из компании DEC для разработки новой 32-битной операционной системы. Главой группы стал Дэйв Катлер — один из главных разработчиков ОС VMS. Новая система была названа NT — от сокращения New Technology. Основной упор при разработке NT делался на безопасность и надежность системы, а также на совместимость с Windows на MS-DOS. Так получилось, что опыт при разработке VMS повлиял на NT и сходство между ними стало причиной спора между DEC и Microsoft. По итогу спор был решен во внесудебном порядке. 

Картинка с сайта: habr.com

Дэйв Катлер

Первая система Windows называлась Windows NT 3.1 и была выпущена в 1993 году. Это была первая ОС от Microsoft. Индекс 3.1 был выбран для соответствия Windows 3.1 на MS-DOS. Эта версия не имела особого успеха. Для NT требовалось больше памяти, 32-разрядных приложений на рынке было мало, возникали проблемы с совместимостью драйвером. Достичь поставленных целей смогли в NT 3.5. А первым серьезным обновлением для NT стала версия 4.0 в 96 году. Теперь эта система была мощна, надежна и безопасна, а также обеспечивала тот же интерфейс, что и Windows 95 (которая к тому моменту была чрезвычайно популярной). 

Картинка с сайта: habr.com

Windows NT 3.1

В 2000 году вышла новая версия Windows — Windows 2000. Она развивала идеи, заложенные в системы NT. Был добавлена технология Plug-and-Play, управление электропитанием и улучшен интерфейс пользователя. 

Картинка с сайта: habr.com

Windows 2000

Успех Windows 2000 задал вектор развития для следующего поколения — Windows XP. В «хрюшке» Microsoft улучшила совместимость, интерфейс стал более дружелюбным. Стратегия Microsoft завоевывать аудиторию уже знакомыми системами дала плоды — за несколько лет Windows XP была установлена на сотнях миллионах ПК. Эпоха MS-DOS подошла к концу.

Картинка с сайта: habr.com

Windows XP

Следующий проект Microsoft пал жертвой собственных амбиций. Через пять лет после Windows XP, в 2006 году на свет вышла Windows Vista. В ней был переделан графический интерфейс, переработаны и добавлены функциональные возможности в плане безопасности. Была улучшена производительность, надежность.

Первоначальные планы Microsoft по поводу Vista были настолько обширны, что через несколько лет после начала разработки проект пришлось сильно ограничить. Vista включала в себе 70 миллионов строк кода, часть которого составлял «причесанный» код XP. Неудача Vista отчасти с тем, что она вышла не в то время. На 2006 год пришелся бум недорогих компьютеров, которые не могли обеспечить достаточную для Vista производительность. 

Картинка с сайта: habr.com

Windows Vista

Проблемы Vista были учтены при разработке Windows 7. Microsoft уделила большее внимание тестированию и производительности новой системы. Windows 7 быстро вытеснила Vista, а затем и XP, став самой популярной версией Windows до появления Windows 10 (сейчас Windows 7 на втором месте по популярности).

Картинка с сайта: habr.com

Windows 7

Бум смартфонов в начале 2010-х подтолкнул Microsoft к созданию операционной системы, которую можно было бы развернуть на разных устройствах: на телефонах, планшетах, приставках и т. д. В результате этой работы мир узрел Windows 8. «Восьмерка» построена на модульном подходе MinWin для получения небольшого ядра ОС, которое можно было бы расширить на линейку других типов устройств. Но аудитория встретила холодно такой подход. Многие люди критиковали «смартфоноподобный» интерфейс на ПК, отсутствие кнопки пуск. Для решения многих проблем Microsoft выпустила обновление под названием Windows 8.1, которая, помимо исправления имеющихся ошибок, добавила новые функции. 

Картинка с сайта: habr.com

Windows 8.1

И вот, к 2015 году Microsoft выпускает Windows 10. При разработке Microsoft продолжала развитие идеи единой системы для разных устройств. В «десятке» появилась голосовая помощница Кортана, вернули меню «Пуск», улучшена системная безопасность. 

Картинка с сайта: habr.com

Технические аспекты

Чтобы осветить все технические аспекты и тонкости операционной системы Windows понадобится не менее 1000 страниц. Для особо любопытных советуем 7-е издание «Внутреннего устройства Windows« Марка Руссиновича, специалиста по внутреннему устройству Windows. Также можно почитать «Современные операционные системы« Эндрю Таненбаума и «Operating System Concepts«: в обеих книгах есть главы, посвященные Windows. Здесь же ограничимся рассмотрением инструментов взаимодействия приложений пользователя с операционной системой (Windows API) и архитектуры «оси». 

Архитектура 

Во многих многопользовательских операционных системах сама ОС отделяется от приложений. Код ядра ОС выполняется в привилегированном режиме процессора (режим ядра). Для него доступны системные данные и оборудование. В непривилегированном режиме (пользовательский режим) выполняется код приложений. Ему предоставляется ограниченный набор интерфейсов и ограниченный доступ к системным данным. Прямой доступ к оборудованию заблокирован. При вызове программой пользовательского режима системной функции процессор выполняет специальную команду, переключающую вызывающий поток (последовательность команд внутри процесса, планируемая Windows для исполнения) в режим ядра. Когда системная функция завершается, операционная система переключает контекст потока обратно в пользовательский режим и дает возможность вызывающей стороне продолжить работу. 

Windows считается операционной системой с гибридным ядром. С одной стороны компоненты ядра Windows располагаются в вытесняемой памяти и взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений, как в микроядерных системах. С другой стороны ядро слишком велико (более 1 Мбайт), а большая часть кода ОС и кода драйверов устройств использует одно защищенное пространство памяти защищенного режима, что свойственно монолитным ОС. Это означает, что в теории любой компонент ОС или драйвер устройства может повредить данные, используемые другими системными компонентами. В Windows эта проблема решается за счет повышения качества и контроля происхождения сторонних драйверов через такие программы, как WHQL или KMCS. Одновременно применяются дополнительные технологии защиты ядра, такие как безопасность на базе виртуализации, функции Device Guard.

Рассмотрим ключевые системные компоненты, формирующие архитектуру системы. На рисунке ниже представлена упрощенная схема, на которой опущены некоторые элементы, например, сетевые компоненты и различные уровни драйверов. Первое, на что стоит обратить внимание — это линия, разделяющая части пользовательского режима и режима ядра. Как упоминалось выше, потоки пользовательского режима выполняются в закрытом адресном пространстве процессов. На время выполнения в режиме ядра они получают доступ к системному пространству. Таким образом, системные процессы, пользовательские процессы, процессы служб и подсистемы среды обладают собственным закрытыми адресными пространствами. 

Картинка с сайта: habr.com

Упрощенная схема архитектуры Windows

Вторая линия разделяет компоненты режима ядра и гипервизор (Hyper-V). Гипервизор перехватывает многие привилегированные операции, выполняемые ядром, и эмулирует их таким образом, чтобы позволить на одной и той же машине одновременно работать нескольким операционными системам. Гипервизор работает на том же уровне привилегий процессора (0), что и ядро. Но из-за использования специализированных команд процессора (VT-x у процессоров Intel, SVM у АMD) он может изолироваться от ядра с сохранением контроля над ним и приложениями. Поэтому некоторые иногда применяют термин «кольцо -1».

Четыре базовых типа процессов пользовательского режима:

• Пользовательские процессы. Эти процессы относятся к одному из следующих типов: 32- или 64-разрядные приложения Windows (приложения Windows Apps, работающие на базе среды Windows Runtime в Windows 8 и выше, включаются в эту категорию), 16-разрядные приложения Windows 3.1, 16-разрядные приложения MS-DOS, 32- и 64-разрядные приложения POSIX. Заметим, что 16-разрядные приложения могут выполняться только в 32-разрядных версиях Windows, а приложения POSIX в Windows 8 уже не поддерживаются. 
• Процессы служб. В эту категорию входят процессы, являющиеся хостами для служб Windows (например, службы планировщика задач и диспетчер печати). Обычно к службам предъявляется требование независимости выполнения от входа пользователя. Многие серверные приложения Windows (например, Microsoft SQL Server и Microsoft Exchange Server) также включают компоненты, выполняемые как службы.
• Системные процессы. Фиксированные процессы, такие как процесс входа или диспетчер сеансов, не являются службами Windows. Другими словами, они не запускаются диспетчером служб.
• Серверные процессы подсистем среды. Такие процессы реализуют часть поддержки среды ОС, предоставляемой пользователю и программисту. Изначально в Windows NT было три подсистемы среды: Windows, POSIX и OS/2. Подсистема OS/2 включалась только до Windows 2000, подсистема POSIX в последний раз была включена в Windows XP.Ultimate- и Enterprise-выпуски клиента Windows 7. Все серверные версии Windows 2008 R2 включают поддержку расширенной подсистемы POSIX, называемой SUA (Subsystem for UNIX-based Applications). Сейчас подсистема SUA не поддерживается и уже не включается как необязательное часть в версии Windows (Windows 10 версии 1607 включает подсистему Windows для Linux — WSL, Windows Subsystem for Linux).

Обратим внимание на блок DLL подсистем под блоками Процессы служб и Пользовательские процессы. В Windows пользовательские приложения не вызывают низкоуровневые сервисные функции операционной системы напрямую. Вместо этого они проходят через одну или несколько динамических библиотек (DLL) подсистем. Их роль состоит в том, чтобы преобразовывать документированные функции в соответствующие внутренние (недокументированные) вызовы системных функций, реализованных в основном в Ntdll.dll. Преобразование может включать (а может не включать) отправку сообщения процессу, обслуживающему пользовательский процесс.

Компоненты режима ядра:

• Исполнительная система. Она содержит базовые сервисные функции ОС: управление памятью, управление процессами и потоками, безопасность, ввод/вывод, сетевая поддержка и межпроцессные коммуникации.
• Ядро Windows. Низкоуровневые функции ОС: планирование потоков, диспетчеризация прерываний и исключений и многопроцессорная синхронизация. Также ядро предоставляет набор функций и базовых объектов, которые используются исполнительной системой для реализации высокоуровневых конструкций.
• Драйверы устройств. Сюда входят как драйверы физических устройств, преобразующие вызовы пользовательских функций ввода/вывода в конкретные запросы ввода/вывода к устройству, так и драйверы устройств, не относящихся к физическому оборудованию, например драйверы файловой системы или сетевые драйверы. 
• Слой абстрагирования оборудования (HAL). Прослойка кода, изолирующее ядро, драйверы устройств и прочий исполняемый код Windows от платформенно-зависимых различий в работе оборудования, например различий между системными платами.
• Оконная и графическая система. Реализация функций графического интерфейса (GUI), также известных как функции GDI: работа с окнами, элементы пользовательского интерфейса и графический вывод.
• Уровень гипервизора. Включает всего-навсего один компонент: сам гипервизор. В этой среде нет ни драйверов, ни других модулей. При этом сам гипервизор состоит из нескольких внутренних уровней и служб: собственный диспетчер памяти, планировщик виртуальных процессов, управление прерываниями и таймером, функции синхронизации, разделы (экземпляры виртуальных машин) и внутрипроцессные коммуникации (IPC, Inter-Process Communication) и многие другие.

В таблице ниже представлены некоторые файлы некоторых базовых компонентов Windows:

Windows API

Windows API (Application Programming Interface) — это программный интерфейс пользовательского режима для Windows. До появления 64-разрядной версии операционной системы программный интерфейс 32-разрядных версий Windows назывался Win32 API в отличие от исходного 16-разрядного Windows API (программный интерфейс для исходных 16-разрядных версий Windows). На данный момент термин Windows API или Win32 API относят как к 32-разрядным, так и к 64-разрядным версиям.

В «доисторические времена» Windows API состоял только из функций в стиле C. Выбор языка C был обусловлен тем, что написанный на нем код также мог использоваться из других языков. Он являлся достаточно низкоуровневым для предоставления сервиса ОС. Но огромное количество функций в сочетании с недостаточной последовательностью выбора имен и отсутствием логических группировок (вроде пространств имен C++) привели к тому, что в некоторых новых API используется другой механизм — модель COM.

COM базируется на двух основных принципах. Во-первых, клиенты взаимодействуют с объектами (серверные объекты COM) через интерфейсы — четко определенные контракты с набором логически связанных методов, сгруппированных посредством механизма диспетчеризации по виртуальным таблицам. Такой же механизм, к слову, обычно применяется компиляторами C++ для реализации диспетчеризации виртуальных функций. Таким образом обеспечивается двоичная совместимость и снимаются проблемы с декорированием имен компилятором. Поэтому, такие методы могут вызываться из многих других языков и компиляторов, включая C, C++, VB, языки .NET, Delphi и т. д. Вторым принципом является динамическая загрузка компонентов (вместо статической компоновки с клиентом).

WinRT

В Windows 8 появился новый API и исполнительная среда поддержки Windows Runtime (WinRT). WinRT состоит из платформенных сервисов, предназначенных для разработчиков приложений Windows Apps (приложения Windows Apps подходят для устройств, начиная от миниатюрных IoT-устройств до телефонов, планшетов, десктопных систем, ноутбуков и даже Xbox One и Microsoft HoloLens).

С точки зрения API платформа WinRT строится на базе COM, добавляя в базовую инфраструктуру COM различные расширения. С архитектурной точки зрения она обладает намного большей целостностью: в ней реализованы иерархии пространств имен, последовательная схема назначения имен и паттерны программирования. На базовом двоичном уровне WinRT API все равно строится на основе унаследованных двоичных файлов и API Windows. Это не новый «машинный» API для системы: ситуация немного напоминает то, как .NET строится на основе традиционного Windows API. 

.NET Framework

.NET Framework является частью Windows. Он состоит из двух основных компонентов:

• CLR (Common Language Runtime). Исполнительная среда .NET, включает JIT-компилятор для преобразования инструкций языка CIL в низкоуровневый язык машинных команд процессора, сборщик мусора, систему проверки типов, безопасность обращения к коду и т. д. Среда реализована в виде внутрипроцессного сервера COM (DLL) и использует различные средства, предоставляемые Windows API.
• .NET Framework Class Library (FCL). Обширная подборка типов, реализующих функциональность, часто используемую в клиентских и серверных приложениях, — средства пользовательского интерфейса, поддержка сети, работа с базами данных и т. д.

На схеме представлены отношения между .NET Framework и ОС Windows:

Картинка с сайта: habr.com

Отношение между .NET и ОС Windows. Термин «сервер COM» обычно относится к DLL библиотеке или исполняемому файлу (EXE), в котором реализованы классы COM.

Подготовка к установке операционной системы

Прежде чем начать установку операционной системы, следует убедиться в наличии следующих дисков:

• загрузочный диск, содержащий все те программы, которые необходимы для получения доступа к жесткому диску и приводу CD — ROM . Это может быть как флоппи-диск, так и компакт-диск, эмулирующий при загрузке наличие дисковода А:;
• компакт-диск с дистрибутивом устанавливаемой операционной систе мы. Очень часто рекомендуется предварительно копировать дистрибутив на жесткий диск, а уже затем начинать инсталляцию. Такой способ удо бен по нескольким причинам:
  • во-первых, увеличивается скорость распаковки архивов;
  • во-вторых, устраняется возможность прекращения установки, напри мер, из-за царапины на компакт-диске;
  • в-третьих, в дальнейшем при установке новых компонентов операци онной системы больше не потребуется компакт-диск с дистрибутивом, т. к. путь к дистрибутиву всегда доступен, при этом система не будет задавать лишних вопросов.

Третий пункт недействителен для Windows ME , т. к. программа уста новки автоматически копирует весь дистрибутив на жесткий диск; диски с наиболее новыми драйверами таких устройств, как материнская плата, звуковая плата, видеоплата, модем, принтер, сканер и т. д. В принципе, подойдут и те драйверы, которые идут в комплекте с каж дым устройством, т. к. обновить их версию вы можете в любое удобное для вас время;

При установке операционной системы с жесткого диска следует иметь в виду, что программа установки обязательно создает копию дистрибутива на жестком диске, поэтому вам следует заранее побеспокоиться о на личии достаточного количества свободного места, [оследовательность подготовительных операций может выглядеть так. 1. Сразу после включения компьютера нажмите клавишу < Delete >, распо ложенную на дополнительной раскладке справа от основной алфавитно- цифровой клавиатуры. При этом будет запущена программа CMOS Setup Utility , которую еще называют BIOS Setup . Момент входа в эту програм му можно «отловить» по морганию трех индикаторов, имеющихся практически на любой клавиатуре, после чего клавиши на ней будут опрашиваться системой.

Здесь вам следует произвести следующие операции:

• курсорными клавишами (<Т>, <1>, <-»>, <*->) выберите раздел, ко торый имеет название вроде Load Optimized Default , Load Turbo Defaults , Load Setup Defaults или похожее по смыслу. Нажмите клави шу < ENTER >, после запроса нажмите клавишу < Y >. После этого при каждом включении вашего компьютера все аппаратное обеспечение будет всегда работать в наиболее оптимальном режиме, т. е. в наибо лее скоростном, который возможен для данной модели устройства. Нажмите клавишу < F 10> для выхода из данной программы с сохранением всех изменений. При возникновении каких-либо сбоев в работе компьютера следует вернуться к стандартным установкам, выбрав в программе CMOS Setup Utility раздел Load BIOS Default или что- нибудь похожее по смыслу, например, Load Standard Default ;
• после сохранения оптимальных параметров следует вновь запустить CMOS Setup Utility и установить последовательность загрузки при по мощи опции с названием вроде Boot Sequence : сначала CD — ROM , за тем Floppy Disk , а уже следом жесткий диск ( HDD или HDD 0). Это позволит вам в процессе подготовки к установке операционной системы на жесткий диск или же в процессе восстановления работоспособности загружаться с загрузочного компакт-диска или флоппи- диска. Сначала поиск загрузочного диска будет осуществляться в при воде CD — ROM , затем во флоппи-дисководе, а после этого уже будет осуществляться загрузка с жесткого диска (только в том случае, если на нем установлена операционная система);
• теперь можно спокойно начинать подготовку жесткого диска к установке.

Бытует мнение, что при «чистой» установке операционной системы обязательно следует форматировать жесткий диск, что не совсем верно. Вполне достаточно для этого удалить каталоги Windows и Program Files , а также системные файлы из корневого каталога диска. При этом для ус корения процесса удаления можно воспользоваться программой SMARTDRIVE , которая находится в подлежащем удалению каталоге Windows (подкаталог COMMAND ). Обратите внимание,.что, в отличие от операционной системы Windows , в среде MS — DOS можно удалять файлы запущенных программ, что может привести к удалению нужных файлов.

При удалении каталога Windows имейте в виду, что вместе с ней будут удалены и все файлы (каталоги), находящиеся на рабочем столе, поэтому перед установкой следует их переместить в другой каталог.

!Если вы все-таки собираетесь форматировать жесткий диск, то вам луч ше всего воспользоваться быстрым форматированием, которое можно вызвать командой: format с: / q При этом совершенно не обязательно удалять имеющиеся разделы и соз давать на их месте новые — такой подход оправдан только в случае проблем с файловой системой жесткого диска или при необходимости изменить количество разделов.

Создание загрузочного диска

Несмотря на великий прогресс, постигший операционные системы Windows , как и в прежние времена, основой остается операционная система VIS — DOS , которая для неискушенного пользователя может показаться ка ленным топором по сравнению с бензопилой. Но ничего не поделаешь, ведь программа установки абсолютно для всех версий Windows запускается из командной строки MS — DOS . Единственный момент, который немного успокаивает, — так как MS — DOS появилась очень давно, то и раз личных программ, упрощающих работу с ней, имеется немало.

Если на компьютере уже установлена Windows 95/98, то можно воспользо ваться одним из нижеследующих способов загрузки компьютера в режиме MS — DOS .

• При загрузке компьютера следует удерживать нажатой клавишу < CTRL >, при этом на экран монитора будет выведен список возможных вариантов загрузки. Вам следует выбрать пункт с названием Command Prompt Only . Не работает для Windows 95.
• При появлении на экране монитора надписи вроде Starting Windows 98 следует нажать клавишу < F 8>. Также выберите пункт под названием Command Prompt Only.
• В меню Завершение работы выберите Перезагрузить компьютер в режиме MS — DOS .

Наиболее же оптимальным вариантом остается использование загрузочного диска, который не только позволит загружать в память компьютера драйве ры для приводов CD — ROM , менеджеров расширенной памяти, русификато ров, но и загружать MS — DOS в случаях, когда на жестком диске, например, установлена операционная система Windows МЕ/2000/ХР или когда на дис ке нет даже созданных разделов.

Загрузочный диск — это диск (дискета), на котором записаны основные системные файлы, в простейшем случае это IO . SYS , MSDOS . SYS и C 0 MMAND . COM , которые, в свою очередь, позволяют запустить операци онную систему MS — DOS .

При запуске системы с загрузочного диска вы не увидите знакомого рабо чего стола, потому что загрузочные диски предназначены для подготовки к установке операционной системы и для восстановления информации.

Содержимое наиболее простого загрузочного диска может быть следующим:

вввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввввв

В файле AUTOEXEC . BAT также рекомендуется указать команду

a :\ smartdrv . exe 16384 16384

что позволит значительно ускорить доступ к жесткому диску. Естественно, что этот файл следует предварительно скопировать на дискету.

Создать загрузочную дискету в Windows 2000 можно следующим образом (согласно рекомендациям компании Microsoft ):

• отформатируйте дискету. Следует отметить, что лучше всего применять полное форматирование, при котором поверхность дискеты проверяется на наличие так называемых bad -секторов (участков с поврежденной по верхностью);
• скопируйте на дискету файл NTLDR с жесткого диска, дискеты, создан- ной в процессе установки Windows , или из дистрибутива. В последнем случае придется файл предварительно распаковать при помощи програм- мы EXPAND , которую вы сможете также найти в каталоге дистрибутива. Команда может выглядеть таким образом: EXPANDNTLDR ._ NTLDR (запакованный файл находится в каталоге с названием 1386);
• скопируйте на дискету файл NTDETECT . COM . Его можно найти как в корневом диске с установленной Windows 2000, так и на диске с дистрибутивом в каталоге 1386;
• создайте файл с именемBOOT . INI или скопируйте его с жесткого диска. В нем следует оставить только нижеследующие строки:
• [boot loader] Timeout=30
• Default= raulti(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\winnt [operating systems] multi(0)disk(0)rdisk(0(partition(1)\winnt=»Windows NT»
• Если вы используете дискиSCSI , тогда фразу multi ( O ) следует изменить на scsi ( O );
• обязательно проверьте, загружается ли компьютер с созданной вами дис- кеты.

Особенности работы в режиме MS — DOS

Первая проблема, которая возникает при загрузке в режиме MS — DOS , — это отсутствие доступа к приводу CD — ROM , несмотря даже на то, что в BIOSон определяется верно, т. е. при выводе на экран монитора информации о под- ключенных устройствах IDE модель привода указывается правильно.

Для получения доступа к приводу CD — ROM следует загрузить в оперативную память компьютера специальную программу (драйвер), которая будет сохра- няться там до перезагрузки. Обычно при создании загрузочного диска этот драйвер автоматически записывается в файлы конфигурации, поэтому вам остается только лишь проверить его работу с вашим приводом CD — ROM .

Обойти эту проблему можно, заранее скопировав весь дистрибутив опера- ционной системы на жесткий диск, например, в каталог C DISTR . После загрузки в режиме MS — DOS вам будет достаточно зайти в этот каталог и за- пустить программу установки.

Этот способ имеет ряд преимуществ и недостатков перед установкой с ком- пакт-диска. Главное преимущество — в дальнейшем при установке каких- либо системных файлов операционная система больше не будет запраши- вать диск с дистрибутивом, т. к. в параметрах настройки уже будет записан каталог на жестком диске, куда надо обращаться. Главный недостаток — дистрибутив занимает на жестком диске немало свободного места, хотя в настоящее время, с распространением жестких дисков более 40 Гбайт, этот недостаток постепенно становится просто смешным.

Операционная система MS — DOS (по сравнению с Windows любой версии) имеет целый ряд весьма неприятных ограничений, которые препятствуют как нормальной работе в этой среде, так и периодически приводит, например, к порче имен файлов. Дело в том, что максимальная длина имени любого файла или каталога может иметь всего восемь символов, из-за чего название такого, например, каталога, как Program Files , отображается в MS — DOS как:

C :\ PROGRA ~1

Иногда найти нужный каталог в подобном «месиве» достаточно сложно.

Операционная система MS — DOS не может управлять оперативной памятью бо- лее чем 640 Кбайт. Для получения доступа ко всей имеющейся памяти необхо- димо загрузить менеджер расширенной памяти, например, HYMEM . SYS .

Для мало подготовленного пользователя работа в среде MS — DOS может по- казаться таким мучением, которое во сне-то не так уж часто снится, а здесь имеется в наличии. Но «не столь страшен черт, как его малюют». Да, конеч- но, операционная система MS — DOS очень сложна в использовании, для управления всеми происходящими в ней процессами имеется огромное ко- личество команд текстового формата, но на самом же деле для выполнения необходимых функций, которые могут потребоваться при подготовке к ус- тановке операционной системы, достаточно знать небольшой диапазон команд. Ниже вы найдете краткое описание этих команд.

• dir— просмотр содержимого текущего каталога, при этом отображаются имена как файлов, так и каталогов. Вывод на экран названий, состоящих из кириллицы, возможен только после загрузки в память компьютера специального драйвера.
• Если каталог является вложенным в другой каталог верхнего уровня, а не корневым, он содержит первые две особенные записи, где в поле имени находятся точки. Запись с одной точкой является ссылкой на текущий каталог, а запись с двумя точками — на каталог верхнего уровня, в кото- рый вложен текущий. Эти ссылки можно использовать в командах DOS в позициях, где требуется указание пути к файлу. Например, команда dir .. выведет на экран содержимое каталога верхнего уровня, хотя те- кущий каталог остается прежним.
• Если при записи пути в командах DOS первым символом ставить обрат- ный слэш (наклонную черту вида «\»), то «отсчет» будет производиться не от текущего каталога, а от корневого. Например, команда c :\ windows \ > dir \ temp позволяет просмотреть содержимое каталога TEMP , хотя те- кущим по-прежнему останется каталог WINDOWS .
• Анапогичного результата можно добиться, если воспользоваться ссылкой на каталог верхнего уровня (в данном случае он будет являться корневым): С:\ WINDOWS > DIR ..\ TEMP .
• Описанные правила формирования пути к каталогам являются общими для DOS и могут использоваться в любых командах, требующих указания пути.
• cd — изменение текущего каталога. Хотя обратиться к любому каталогу можно из любого текущего каталога с помощью способа, описанного ранее, это не всегда удобно.
• Кроме того, некоторые программы требуют, чтобы при их выполнении текущим являлся вполне определенный каталог. Для изменения текущего каталога существует команда cd , за которой через пробел должен следовать путь к существующему каталогу на текущем диске. Это важно! Команда cd не может изменить текущий диск, но это можно сделать, набрав в приглашении DOS букву нужного диска и двоеточие и завершив набор нажатием клавиши < ENTER >, например: С:>А:.
• Если после команды cd ввести:
  • две точки, т. е. . . — текущим каталогом станет корневой каталог;
  • три точки, т. е. … — тогда по команде со будет происходить перемещение на один каталог вверх;
  • четыре точки — перемещение на два каталога вверх и т. д.
• d/ rd — создание/удаление каталога. Чтобы создать пустой каталог, нуж но в ответ на приглашение DOS ввести команду md и через пробел указать имя нового каталога. Для удаления каталога можно воспользоваться командой rd с аналогичным синтаксисом. Удалить можно только пустой каталог.
• copy — копирование файлов. Для того чтобы создать копию одного или нескольких файлов, нужно в ответ на приглашение MS — DOS ввести ко- манду copy , через пробел указать имя файла (или файлов, если использо- вать символы шаблона), который копируется, и еще через один пробел — путь, куда выполнять копирование. Формат команды:

С :\> COPY AUTOEXEC . ВАТ С :\ ТЕМР \ AUTOEXEC . OLD Имя файла состоит из восьми знаков: собственно имени и трех знаков расширения, которое обычно говорит о типе содержащейся в файле ин- формации. Такое имя файла можно использовать только в качестве ссылки на файлы, содержащиеся в текущем каталоге. Чтобы сослаться на файл, находящийся в другом каталоге или даже на другом диске, нужно записать его полное имя. Полное имя файла состоит из буквы диска с двоеточием, пути к каталогу и отделенного от него обратным слэшем имени файла, например: c :\ autoexec . bat — полное имя к файлу, при этом AUTOEXEC . BAT — имя файла, а c :\ путь к файлу.

• Если нужно сослаться не на один файл, а на целую группу, можно при записи имени файла использовать символы шаблона «?» и «*». Символ «?» означает, что в данной позиции имени файла может находиться любой символ, а символ «*» означает любое количество любых символов. На- пример, *ЕХТ.ТХТ означает ссылку на все файлы с расширением ТХТ, начинающиеся с любой буквы, за которой следует ЕХТ: ТЕХТ.ТХТ, REXT . TXT , МЕХТ.ТХТ и т. д. А если написатьTEXT .*, то получится ссылка на абсолютно все файлы с именем TEXT и любым расширением: ТЕХТ.ТХТ, TEXT . DOC и т. д.
• del — удаление файлов. Для удаления файла в ответ на приглашение DOS следует набрать команду del и через пробел указать имя удаляемого файла.
• Например, c :\> del text .* — эта команда удалит все файлы TEXT с лю- бым возможным расширением.
• date — вывод информации о дате с возможностью настройки. Пtime — вывод информации о времени с возможностью настройки. Пren — переименование файлов. Формат команды:
• REN [ Оригинальное имя ] [ Имя файла после переименования ]
•  verify — проверка записи на диск. Значение on включает проверку, значение off выключает проверку записи на диск.
•  ver — вывод на экран версии операционной системы.
•  cls — очистка экрана. После ввода этой команды экран полностью очищается от всех ранее введенных команд и любой другой информации.
• label — вывод информации о метке диска с возможностью изменения.

Подготовка жесткого диска

Перед использованием любой жесткий диск особым образом размечается. При этом на нем создается область, называемая разделом ( partitions ), которая в свою очередь размечается на определенное количество отдельных блоков, называемых кластерами. Размер (объем) отдельного кластера зависит от типа применяемой файловой системы и, в определенной степени, от используемой операционной системы.

• вы можете на первом разделе (диске) хранить только саму операционную систему и программы, которые в любой момент можно установить с ди стрибутива, а на втором разделе (диске) ценную информацию, которую нельзя терять. Это в случае краха файловой системы несколько упростит восстановление, позволит акцентировать свое внимание только на наи более ценной информации;
• большое количество вирусов могут работать только с первым попавшим ся разделом (диском), например, тот же WinCIH , что позволит в случае разрушения файловой системы сохранить ценную информацию в целости и сохранности.

• основному разделу всегда присваивается буква с. Если на вашем компьютере установлено несколько жестких дисков и каждый из них имеет ос новной раздел, основному разделу первого диска присваивается буква с, основному разделу второго диска — D и т. д.;
• дополнительный раздел занимает место на диске, не занятое основным разделом. После создания дополнительного раздела требуется создать на нем логический диск, которому назначается буква диска, т. к. сам раздел буквы не имеет;
• после того как всем основным дискам на физических дисках назначаются буквы, следующая по алфавиту буква назначается первому логическому диску первого дополнительного раздела, затем — второму логическому диску этого раздела и т. д.;
• после того как буквы присвоены всем логическим дискам данного разде ла, система находит следующий доступный физический диск и на нем производит поиск логических дисков, для которых продолжает процесс назначения букв.

• загрузочная область, в ней записываются системные файлы, позволяющие запускать операционную систему с этого диска. Физическое повреждение в данной области диска делает невозможным установку операционной системы, а то и вообще использование диска для хранения данных. Иногда подобные проблемы можно решить при помощи специализиро ванных программ, например тех, которые входят в комплект аппаратно-программного комплекса РС-3000, но обычному пользователю такие программы не доступны ни в финансовом плане, ни в плане удобства работы с ними, т. к. все они работают исключительно в среде MS — DOS ;
• область, где размещается так называемая таблица размещения файлов ( FAT , File Allocation Table ), которая представляет собой список файлов, находящихся на диске вместе с данными об их физическом расположе нии. Нарушения в данной таблице, как правило, вызывают невозмож ность загрузки операционной системы, а также потерю файлов и ката логов. Большая часть компьютерных вирусов, которые призваны выполнять деструктивные функции, разрушают именно таблицу размещения файлов. Физическое повреждение в данной области диска делает невозможным использование диска как для установки операционной системы, так и для хранения информации. Логические повреждения (не правильные записи) в таблице размещения данных приводят к зависаниям и резкому замедлению работы компьютера, т. к. операционная система либо не может найти один или несколько системных файлов, либо постоянно занимается их поиском, что отнимает немалое количество ре сурсов центрального процессора;
• область, где размещаются файлы пользователя. Занимает основную часть диска. Физическое повреждение в области данных может привести к потере информации, записанной в данном месте, но после проверки по верхности программой ScanDisk повреждения помечаются специальной меткой, что позволяет вполне безопасно использовать оставшееся место на диске. При этом на карте диска появляются так называемые bad — секторы. Иногда их можно скрыть при помощи специальных программ, позволяющих принудительно переназначать поврежденные секторы в ре зервные области, которые имеются на любом жестком диске.

После окончания разметки область, используемая для размещения информации, форматируется, при этом таблица размещения файлов «обнуляется» поверхность диска сканируется на наличие поврежденных областей ( bad — секторов):

• при «быстром» форматировании осуществляется только «обнуление» FAT — таблицы без сканирования поверхности (команда format с: / q );
• при «полном» форматировании осуществляется как «обнуление» таблицы размещения файлов, так и сканирование поверхности (команда format с:).