Дудкин А.К. Конспект лекций по ОСиС / Раздел III. Архитектура Windows
.docАрхитектура Windows 9x
Windows 9x – 32-разрядная, многозадачная ОС с вытесняющей многозадачностью. Ядро Windows 95/98 состоит из 3 компонент:
-
User – управляет вводом с ПУ ввода, а также выводом через интерфейс пользователя.
-
Kernel – обеспечивает поддержку файлового ввода/вывода, управление виртуальной памятью, планирование задач, загружает exe- и dll-файлы при запуске программ, обрабатывает исключения.
-
GDI – графическая подсистема, управляющая всеми объектами на экране дисплея, поддерживающая графический ввод и вывод на принтер.
В Windows 95/98 могут выполняться все приложения, написанные в соответствии со спецификацией Win32 API. Прикладные программы здесь используют неструктурированное 32-разрядное адресное пространство, что делает их потенциально более быстродействующими при обработке больших массивов данных.
Любая прикладная программа выполняется в собственном адресном пространстве, но все они совместно используют один и тот же 32-рзрядный системный код. Неправильно написанная 32-разрядная программа может привести к сбою всей системы. Все 16-разрядные программы разделяют общее адресное пространство, поэтому они уязвимы друг для друга.
Любой процесс в Windows 9x – это либо виртуальная машины MS-DOS, либо работающее приложение Windows. Каждый процесс может порождать множество потоков. Системный планировщик (часть диспетчера виртуальной машины) управляет именно потоками.
Ядро взаимодействует с 3 основными диспетчерами:
-
Диспетчер виртуальной машины VMM выделяет ресурсы каждому приложению и системному процессу, выполняемому на компьютере. Виртуальная машина – это среда в памяти, которая кажется приложению отдельным компьютером с теми же ресурсами, что и у физического компьютера. Каждая 32-разрядная программа выполняется так, как будто она монопольно использует ПК. Таким образом, любая программа, получая доступ к ресурсам, не видит остальных запущенных процессов. VMM вместе с ядром управляет ресурсами: распределяет память, процессорное время, управляет доступом к устройствам i/o.
-
Диспетчер настраиваемой файловой системы (ФС) – поддерживается FAT и FAT32 для установки ОС и сторонние ФС – для чтения или редактирования.
-
Диспетчер конфигурации – обеспечивает технологию Plug-&-Play. Он идентифицирует все устройства, загружает необходимые драйверы, с целью выделения ресурсов обращается к арбитрам ресурсов.
Реестр – это БД, которая содержит всю системную информацию о приложениях, пользователях, и железе, на основании которой происходит распределение ресурсов!
Приложения обращаются к ядру через 32-битовую оболочку.
Недостатки Windows 9x:
-
Незащищенность от неправильно написанных 32-разрядных приложений
-
Незащищенность от 16-разрядных приложений, делящих 1 адресное пространство в памяти.
-
Приложения обращаются к ядру через оболочку и пользовательский интерфейс, который может работать нестабильно.
-
Громоздкое ядро, всего 3 диспетчера, большая нагрузка на каждый из них
-
Незащищенность одних подсистем ОС от других.
-
Прямой доступ к аппаратным средствам.
-
Использование нестабильных виртуальных драйверов устройств *.vxd.
Архитектура Windows NT
Windows NT (New Technology) – 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью. Используется микроядрерная архитектура с модульным построением.
Ключевые преимущества:
-
Совместимость с др. ОС и ФС.
-
Переносимость с одной платформы на другую, возможность работы как на CISC-, так и на RISC-процессорах, а также многопроцессорных архитектурах за счет того, что нет привязки к конкретной архитектуре.
-
Масштабируемость – увеличение кол-ва процессоров в многопроцессорных системах.
-
Хорошая система безопасности за счет модульной архитектуры и изоляции одних серверов от других.
-
Поддержка распределенной обработки, поддержка сетей с архитектурой «клиент-сервер» за счет использования именованных каналов, вызовов удаленных процедур (RPC) и Windows-сокетов.
-
Отказоустойчивость за счет того, что прикладные программы защищены друг от друга и от порчи файловой системой; использование ФС NTFS с поддержкой восстановления, шифрования и зашиты данных
-
Расширяемость системы за счет модульного принципа построения.
Архитектура Windows NT представляет собой набор взаимосвязанных простых модулей:
-
Уровень аппаратных абстракций (HAL)
-
Ядро (Kernel)
-
Исполняющая система (Executive)
-
Защищенные подсистемы и подсистемы среды.