Основные виды Windows (3.Х, 9x, nt, xp, ce)

Windows 3.x

Windows 3.x (3.1, 3.11) фирмы Microsoft (3.1 - 1987г.) представляет собой надстройку над MS DOS. Фактически, Windows «перехватывает» у DOS управление большинством ресурсов (кроме файловой системы). В части управления процессами Windows обеспечивает кооперативную (невытесняющую) многозадачность. Виртуальная память процесса сегментирована. При работе на процессорах i386 и последующих, которые аппаратно поддерживают сегментно-страничную модель, страничная часть адресации используется для создания виртуального пространства страниц, размер которого в 4 раза превышает размер реальной памяти, далее управление памятью ведется по сегментной модели в этом виртуальном пространстве страниц.

Программирование в Windows является событийно-управляемым. Программа представляет собой цикл, каждая итерация которого начинается с ожидания сообщения (каковым может быть, например, нажатие кнопки мыши), затем сообщение обрабатывается, и программа ожидает нового сообщения. Во время ожидания сообщения процесс может быть вытеснен.

Ядро Windows состоит из 3 основных модулей, из которых: Kernel – обеспечивает системные функции, User – объекты интерфейса пользователя, GDI – графические функции.

Основным нововведением Windows, обеспечившим ее популярность, является полноэкранный графический интерфейс пользователя.

Windows for Workgroups 3.11 расширена средствами совместного использования ресурсов локальной сети (файлы, принтеры).

Windows 9.x

Эта аббревиатура обозначает две наиболее популярные ОС фирмы Microsoft: Windows 95 (95 OSR2) и Windows 98 (98 SE, ME) во всех их реализациях. Windows 95 разработана Microsoft, прежде всего, для предотвращения перехода пользователей Windows 3.x в среду OS/2. Windows 95 справилась с этой задачей, но не за счет своих объективных достоинств, а за счет крупномасштабной рекламной компании, начавшейся задолго до ее появления на рынке. В отличие от Windows 3.x, Windows 95 является полнофункциональной ОС, код DOS в нее встроен только для поддержки приложений, выполняющихся на виртуальной машине DOS. Программы, написанные для Windows 95, используют 32-разрядную адресацию. Основу той части ОС, которая работает в пользовательском режиме, составляет системная виртуальная машина, в среде которой выполняются все приложения Win32, а также виртуальная машина

Windows 3.x, в среде которой выполняются приложения Win16. Функции модулей Kernel, User, GDI – те же, что и в Windows 3.x, около 50% кода этих модулей просто перенесено из Windows 3.x.

В части многозадачности Windows 95 обеспечивает вытесняющую многозадачность (включая потоки) с динамически изменяемыми приоритетами. Планированием процессов занимается Диспетчер ВМ, работающий в режиме ядра. Однако, поскольку часть системного кода заимствована из Windows 3.x и является нереентерабельной, вытеснение процесса в момент, когда он выполняет системный вызов, не всегда возможно.

Процессу пользователя Windows 95 предоставляет плоское адресное пространство размером 4 Гбайт. Это реализуется за счет того, что каждому процессу выделяется только один сегмент, адрес представляет собой 32-разрядное смещение в сегменте. В верхней части виртуального адресного пространства располагаются объекты, общие для всех процессов, в том числе и системные модули. Системный вызов имеет вид вызова процедуры, находящейся в адресном пространстве процесса. Верхние части виртуальных адресных пространств всех процессов перекрываются, что создает потенциальную возможность для одного процесса «испортить» систему для всех. Значительная часть системных модулей реализована в виде библиотек динамической компоновки.

Для обеспечения взаимодействия между процессами Windows 95 представляет: общие области памяти (т.наз., файлы, отображаемые в память), семафоры, мьютексы (переменные взаимного исключения) и события (и то, и другое – разновидности семафоров), сообщения.

В первой версии использовалась модификация файловой системы FAT, в версии OSR FAT-32 была значительно модифицирована. Windows 95 обеспечивает инсталлируемые файловые системы – возможность одновременной загрузки и поддержки драйверов различных ФС.

Интерфейс Windows 95 графический, документо-ориентированный.

Основное отличие Windows 98 – в организации интерфейса. Используется три вида пользовательского интерфейса: Web-подобный (который может быть реализован через броузер Internet Explorer), классический и смешанный. При Web-подобном интерфейсе открываемые объекты (папки, файлы) выделяются одним лишь указанием мыши, а открываются однократным щелчком. Классический интерфейс – оставшийся от Windows 95. В нем объекты выделяются однократным щелчком мыши, а открываются двукратным щелчком. Смешанный пользовательский интерфейс обеспечивает любую комбинацию свойств Web-подобного и классического интерфейса.

В Windows 98 имеется множество других новаций и усовершенствований, суммарно это все-таки другая ОС, хотя и близкая к своей предшественнице.

Можно выделить расширенные возможности работы с файлами, улучшенные сетевые возможности, усовершенствованные и дополнительные средства мультимедиа, улучшенную поддержку устройств и технических средств, включая установку и обслуживание ОС.

Хотя Windows 9х с самого начала считались неким суррогатом, призванным обеспечить удержание фирмой позиций до выхода в свет принципиально новой ОС фирмы Microsoft (NT), эта система, по-видимому, будет сохраняться, и развиваться еще некоторое время для домашних и других ПК неответственного применения. Основным преимуществом Windows 9х является простота работы с ней. Основным минусом считается неустойчивость в работе, вызванная самим принципом построения ОС: приложения и модули ОС работают в одном адресном пространстве и легко уязвимы при сбоях приложений.

Windows NT

Windows NT явилась продолжением Microsoft проекта OS/2, пред­принятым фирмой после того, как разошлись ее пути с IBM. С самого начала Windows NT планировалась как полностью 32-разрядная ОС с объектно-ориентированной структурой, предназначенная выполнять функции сервера. Windows NT доступна на большом числе аппаратных платформ CISC и RISC-процессоров, в том числе и в симметричных многопроцессорных архитектурах, но эффективно она работает только на платформе Intel-Pentium, где и получила широкое распространение. Windows NT строится на базе микроядра. Нижний уровень составляет уровень аппаратных абстракций, который обеспечивает доступ к аппаратным средствам для разработчиков драйверов. Ядро ОС обеспечивает переключение процессов, синхронизацию, обмен сообщениями, управление реальной памятью.

Над ядром расположены модули исполнительной системы, также работающие в режиме ядра и являющиеся менеджерами ресурсов. В режиме процесса работают серверы, создающие среду для приложений. Основным является сервер Win32, остальные показанные на рисунке серверы в последних версиях не поддерживаются.

Windows NT является ОО системой, все системные ресурсы представляются как объекты. Важными составляющими ОС является подсистема безопасности, которая ведет базу данных безопасности, и менеджер безопасности, который проверяет права доступа для каждого объекта. Однако, в каждой последующей версии все большее число модулей (в том числе и драйверы независимых разработчиков) получают доступ в режим ядра, что повышает быстродействие, но снижает надежность работы ОС. Система обеспечивает вытесняющую многозадачность с динамическим изменением приоритетов потоков. Однако, задача планирования дисциплины распределения процессорного времени возлагается на процесс-сервер.

Windows NT предоставляет пользовательскому процессу виртуальное адресное пространство размером 2 Гбайт. Системные вызовы имеют вид обращения к процедурам, находящимся в верхней части виртуального адресного пространства. Однако на самом деле там находятся не сами системные модули, а лишь переходники, которые превращают вызов в сообщение, переправляемое при помощи модуля «Средства вызова локальных процедур» процессу-серверу, этот же переходник превращает ответное сообщение сервера в отклик на системный вызов. Таким образом, если процесс «испортит» верхнюю часть своего виртуального адресного пространства, он испортит только свои переходники, а не системные модули. Процесс-сервер работает в собственном 4-Гбайтном адресном пространстве, полностью изолированном от пространств пользовательских процессов.

Подобно OS/2 и Windows 95, Windows NT обеспечивает инсталлируемую ФС систему. Основная ФС – NTFS – обеспечивает хранение файлов в непрерывных экстентах дискового пространства и представление плана размещения файла в виде B⁺-дерева, а также мощные средства сохранения целостности ФС при помощи различных вариантов резервного копирования, включая технологию RAID-5.

Средства взаимодействия процессов идентичны в Windows 9х и Windows NT.

Очередная версия Windows NT – 5 получила название Windows 2000. Она выпускается в разных редакциях – для различных применений, включая Home Edition. Еще в середине 2001 года она считалась наиболее продвинутой ОС корпорации.

Общие черты Windows 9х и Windows NT

Простота использования

• Автоматическое определение оборудования во время инсталляции;

• Интерфейс пользователя нового поколения;

• Технология Plug and Play;

• Реальная многозадачность

• Использование Win32® и OLE