Windows реферат по информатике , Сочинения из Информатика

Скачай Windows реферат по информатике и еще Сочинения в формате PDF Информатика только на Docsity! Операционная система Windows. Введение На сегодняшний момент операционная система Windows фирмы Microsoft во всех ее проявлениях бесспорно считается самой распространенной операционной системой на ПК: в мире более 150 млн. IBM PC-совместимых компьютеров, и система Windows установлена на 100 млн. из них. Очевидно что ознакомление с ПК необходимо начинать с ознакомления с Windows, ведь без нее работа на ПК немыслима для большинства пользователей. Знание системы Windows - необходимый кирпичик в стене познания ПК. История создания и этапы развития Начало В те времена, когда работа над Windows только начиналась, считалось, что будущее принадлежит интегрированным средам. Фирма VisiCorp - создатель первой электронной таблицы VisiCalc, занималась созданием пакета Vision, работавшего в текстовом режиме с возможностью управления манипулятором "мышь". Пакет предназначался для объединения нескольких приложений одной многооконной оболочкой. Фирма Quarterdesk в то время разрабатывала пакет DESQ, который впоследствии стал основой для ее многозадачной среды DESQView. Позиция фирмы Microsoft была иной. После посещения исследовательского центра Xerox PARC президент фирмы Билл Гейтс решил заняться созданием графической среды, которая послужила бы стандартной платформой для разработчиков прикладных программ. Тогда же этот центр посетил и Стив Джобб, создатель компьютеров Macintosh и, позднее, NeXT. Какое впечатление на обоих молодых людей оказало увиденное, хорошо известно. Итак, Microsoft поставила себе задачу по созданию платформы для разработчиков. Предполагалось обеспечить разработчиков встроенными функциями для реализации пользовательского интерфейса и его компонентов - окон, меню, панелей диалога, которые могли бы управляться с помощью клавиатуры или мыши. Когда работа над средой Windows только начиналась, в распоряжении Microsoft был компьютер с процессором 8088 и максимальным объемом памяти 640 Кбайт. Предполагалось, что пользователи этой среды имеют порядка 256 Кб памяти, а жесткий диск им не доступен из-за высокой цены. Налучшим графическим адаптером в те времена был CGA с разрешением 320 на 200 при работе с четырьмя цветами. Адаптер Hercules обеспечивавший разрешение 720 на 348 в монохромном режиме был тогда новинкой. Работа графической среды в таких условиях была безумно медленной. В 1983 г стали просачиваться первые cведения о разработке Windows. К концу 1984 года казалось, разработка Windows не завершится никогда. В ноябре 1984 года фирма Microsoft объявила, что поставка Windows отложена до июня следующего года. К тому времени на рынке присутствовали два аналогичных продукта - TopView фирмы IBM и VisiОn фирмы VisiCorp, оба работавшие в текстовом режиме. В то время Билл Гейтс возлагал большие надежды на графическую пользовательскую среду (концепции "компьютер в каждом доме и на каждом столе" и "мгновенно доступная информация" пришли несколько позже). Несмотря на высокую цену и низкую производительность, на рынке ощущалось некоторое влияние компьютеров Macintosh, хотя в 1984 году появились компьютеры IВМ РС и Compaq. И, наконец, Windows 1.0 Когда фирма Microsoft созвала пресс-конференцию на выставке Comdex, проходившей в ноябре 1985 года в Лас-Вегасе, многие посчитали это событие последним шансом, особенно после того как среда Windows не была выпущена, как было обещано, в июне того же года. Пресс-конференция плавно перетекла в презентацию нового продукта - Microsoft Windows 1.0. По сравнению с интерфейсом Macintosh, среда Windows 1.0 выглядела, мягко говоря, "бледно". Окна на экране не перекрывались (а располагались, заполняя экран, что называется tile), но имели кнопки для изменения размера и могли перемещаться мышью. В первой версии Windows не была реализована метафора "рабочей поверхности" (desktop), к тому времени уже имевшаяся в среде Мас и в графической оболочке GEM фирмы Digital Research. Программа управления файлами MS- DOS Executive работала в текстовом режиме. Среда Microsoft Windows 1.0 не была требовательна к ресурсам: для ее работы было достаточно 256 Кбайт памяти и компьютера с двумя дисководами. Но как показал опрос первых пользователей, наличие жесткого диска и 640 Кбайт памяти существенно повышали производительность среды. Ряд проблем был решен, когда фирма Microsoft ввела поддержку расширенной памяти (LIM), стандарт которой был изначально разработан фирмой Lotus для работы электронной таблицы 1-2-3. Используя расширенную память, среда Windows 1.03 могла свопировать код и данные в расширенную память вместо жесткого диска, но программы могли выполняться только в оперативной памяти. Для Windows 1.0 поставлялось немного прикладных программ Aldus Page Maker 1.0 ( перенесенный с Macintosh) и графический пакет In-A-Vision фирмы Micrografx. Обе программы работали чрезвычайно медленно, даже на компьютерах класса PC AT. Очевидно, что для того, чтобы Windows заняла лидирующее положение, требовались коренные изменения. В 1987 году произошло два значительных события: была объявлена первая версия системы управления электронными таблицами Excel for Windows (почему-то версии 2.0) и новая версия среды Windows. Улучшения: Windows 2.0 По сравнению с версией 1.0, версия Windows 2.0 имела ряд усовершенствований. Тогда как программа MS-DOS Executive по-прежнему работала в текстовом режиме и не было графической программы управления файлами и рабочей области, появились перекрывающиеся окна с кнопками максимизации и минимизации. Поддержка перекрывающихся окон стала одной из причин длительных судебных процессов между фирмой Apple и фирмами Digital Research (графическая оболочка GEM) и Microsoft. Окна могли перемещаться по экрану; была реализована поддержка клавиатурных эквививалентов для большинства стандартных команд и функций меню. Не менее важным было введение протокола динамического об мена данными (DDE), и пакет Excel явился первым примером использования этой концепции. Протокол давал возможность установить динамическую связь между приложениями. Аналогичный протокол был реализован, фирмой Apple только в рамках операционной системы System 7 в 1990 году. Использование процессора 80386 Годом позже среда Windows была поделена на два продукта, символизируя тем самым разделение рынка на системы с процессором 386 и без него. Версия Windows/286 была улучшенной версией Windows 2.0 с поддержкой протокола управления расширенной памятью EMS 4.0. Версия Windows/386 предоставляла несколько больше возможностей. Используя аппаратные преимущества процессора 80386, эта среда могла эмулировать расширенную память в дополнительной памяти и выполнять одновременно несколько программ, работая в виртуальном 8086 режиме процессора 80386. Но даже при наличии Windows/386, высокопроизводительных процессоров, значительного количества памяти и поддержке VGA-графики среде Windows не доставало большого количества прикладных программ. Большинство фирм - производителей программного обеспечения делали ставку на OS/2. К их числу относились Borland и Lotus. В их планы разработка приложений для среды Windows в ближайшее время не входила. Windows 3.0. Похоже на то, что обещали Крупным шагом вперед стал выпуск в мае 1990 года версии Windows 3.0. Фирма Microsoft ввела поддержку защищенного режима процессоров 80286 и 80386, что давало прикладным программам больше памяти. Поддержка 386 расширенного режима была перенесена из Windows/386. Прикладным программам теперь отводилось до 16 Мбайт памяти, причем не странично организованной, как в LIM EMS, а доступной для одновременного использования. Была реализована псевдомногозадачность и возможность выполнения DOS- программ в окне. Заметно улучшился пользовательский интерфейс. Программы управления файлами File Manager и Program Manager были выполнены в стиле самой среды, появилась программа конфигурации Control Panel, были добавлены пропорциональные шрифты, а также объемные интерфейсные элементы: полосы прокрутки и кнопки. Изменения в работе дисплейных драйверов и возможность адресации большего объема памяти позволили Windows работать существенно быстрее. Наконец-то, и пользователи, и разработчики программных продуктов получили именно ту среду, которую они так долго ждали. Среди фирм - производителей программного обеспечения началась поистине Windows-истерия: все, что можно и нельзя было перенести в эту среду, получало название for Windows: компиляторы, электронные таблицы, графические пакеты, коммуникационные программы, игры - все шло на алтарь Windows. В такой гонке многие фирмы задыхались, отставали, другие вырывались вперед. Друзей не было и нет, небольшие и крупные фирмы, вовремя не развернувшиеся в сторону Windows, сметались с пути, их скупали, с ними объединялись, обменивались акциями, одним между файлами приложений. Это сделано для преодоления проблем, возникающих при случайном удалении DLL, и усовершенствования не очень ясного сейчас процесса деинсталляции в Windows 95. Переработанная Панель управления не будет так перегружена значками, как нынешняя, и в ней появятся мастера, помогающие пользователю в настройке системы. Расширения, ориентированные на сеть, позволят компьютерам запрашивать центральный сервер или Web-страницу относительно появления там новых программ, чтобы загружать обновленные компоненты (это станет шагом в сторону сетевой модели ПК), а также обеспечат лучшую синхронизацию версий файлов для портативных компьютеров. Усовершенствованная система управления электропитанием для блокнотных ПК сможет отключать интенсивно расходующие энергию PC-карты; планируется также поддержка ожидаемого вскоре стандарта на 32-разрядные PC-карты - CardBus. КРУПНЫМ ПЛАНОМ Windows 3.х За шесть лет, прошедшие со дня появления в свет Windows 3.1, она стала фактическим стандартом для операционных систем, ориентированных на PC. Windows 3.1 и Windows for Workgroups 3.11 предустанавливаются в 80% новых персональных компьютеров, а на прикладные программы Windows приходится 60% продаж программного обеспечения. И все же, если учесть, что фирма Intel выпустила свой 32-разрядный микропроцессор i386 десять лет тому назад, 16-разрядная Windows переживает не первую молодость. Система Windows 3.1 построена на тех же принципах, что и Windows 3.0, впервые появившаяся в 1990 г. Она загружается поверх DOS, которая обеспечивает многие базовые функции ОС. Windows добавляет к инфраструктуре DOS графическую операционную среду и новые функциональные возможности, такие как простой механизм кооперативной многозадачности , используемый для одновременного выполнения нескольких прикладных программ DOS и Windows . В соответствии с архитектурой Windows все прикладные программы и системный код размещаются в едином адресном пространстве. Это означает, что недоработанная прикладная программа, содержащая ошибки, может испортить области памяти, которые используются операционной средой или другой прикладной программой. Результатом будет весьма неприятная ошибка общего нарушения защиты ( General Protection Fault). Иногда Windows с честью выходит из положения, восстанавливая свою работоспособность, но чаще всего это ей не удается. В своей основе Windows 3.x - 16-разрядная операционная система, поэтому для программ память представляется состоящей из 64-Кбайт сегментов, а все данные в свой основе 16-разрядные. Такая система не только доводит программистов, но и может оказаться менее эффективной по сравнению с 32-разрядной адресацией при работе с большими массивами данных. Еще одно следствие 16-разрядной базы этой ОС - ограниченность системных ресурсов. В Windows 3.x для хранения таких структур, как дескрипторы файлов прикладных программ выделяется лишь небольшой блок памяти в других адресах. После того как эти области памяти заполнятся, Windows не может загрузить новые прикладные программы, даже если в ее распоряжении остается вполне достаточно памяти в других адресах. Пользовательский интерфейс Windows, основанный на модулях Program Manager и File Manager, знаком большинству пользователей PC. Сюда входят панель управления Control Panel, служащая для изменения параметров среды, и ряд небольших прикладных программ, среди которых Notepad, Write, Paint, Terminal и неувядающие игры Minesweeper и Solitaire. В Windows for Workgroups дополнительно введен ряд сетевых функций. Наиболее заметные из них - средства организации одноранговых сетей, которые позволяют вам пользоваться диском или каталогом совместно с другими пользователями либо с помощью встроенных сетевых функций Windows, либо черезболее крупную сеть на основе сервера, такую, как NetWare фирмы Novell или Windows NT. Кроме того, в Windows for Workgroups добавлен клиент электронной почты Microsoft Mail и планировщик Schedule +. Для пользователей, не подключенных к сети, большое преимущество Windows for Workgroups состояло в применении 32-разрядного виртуального драйвера устройств (VxD) для файловой системы. Он может значительно повысить производительность многих накопителей с интерфейсом IDE. Хотя Windows подвергалась справедливой критике за недостаточность предусмотренных в ней средств защиты памяти и примитивную модель многозадачности, она представляла собой большой шаг вперед по сравнению с DOS и более старыми версиями этой же оболочки. Для пользователей, располагающих медленными машинами с ОЗУ ограниченной емкости, она по-прежнему остается лучшей альтернативой. WINDOWS 95 Так и любой продукт с широкими функциональными возможностями, рассчитанный на удовлетворение запросов огромного рынка, Windows 95 не лишена компромиссных решений. Многие ее впечатляющие достижения будут по заслугам оценены пользователями PC, но в некоторых областях Windows 95 пока еще только догоняет своих конкурентов. С точки зрения базовой архитектуры Windows 95 - истинно 32-разрядная, многопотоковая операционная система с вытесняющей многозадачностью, что ставит ее в один ряд с такими соперниками, как OS/2, UNIX и Windows NT В ее среде могут выполняться собственные 32-разрядные прикладные программы, написанные в соответствии со спецификацией Win32 API (почти идентичный вариант этого интерфейса реализован в Windows NT). Собственные прикладные программы Windows 95 используют неструктурированное 32-разрядное адресное пространство, что делает их потенциально более быстродействующими при обработке больших массивов данных. Наиболее важные компромиссы в архитектуре Windows 95 были порождены решением корпорации Microsoft сделать ее совместимой с существующими 16-разрядными прикладными программами Windows и драйверами устройств реального режима. Это позволяет Windows 95 работать с гораздо более широким спектром существующих аппаратных и программных средств, чем работают OS/2, Windows NT, UNIX. Недостаток этого решения заключается в том, что области памяти, содержащие 16-разрядные прикладные программы и драйвера реального режима, должны оставаться незащищенными. Недоработанная программа по-прежнему относительно легко может вызвать крах всей операционной среды. В Windows 95 каждая 32-разрядная прикладная программа выполняется в собственном адресном пространстве, но все они совместно использую один и тот же 32-разрядный системный код. Неправильно написанная 32-разрядная программа все еще может привести к аварийному сбою всей системы. Все 16-разрядные программы Windows разделяют общее адресное пространство, поэтому они столь уязвимы друг для друга, как и в среде Windows 3.1. . В практической работе Windows 95 производит впечатление более устойчивой среды, чем предшествующие версии Windows. Очевидны крупные изменения в пользовательском интерфейсе Windows 95. Вы используете кнопку Start для запуска прикладных программ самих по себе или через документы, с которыми программы связаны. После запуска программ их пиктограммы появляются на линейке заданий, обычно размещаемой в нижней части экрана. Щелчок на любой кнопке линейки заданий вызывает переключение на соответствующую программу. Это самый интуитивно понятный способ переключения задач из всех когда-либо существовавших. Модули Program Manager и File Manager уступили место метафоре "рабочего стола", на котором ваши файлы показаны в виде пиктограмм, помещенных в так называемые папки. Более сложные функции по управлению файлами Windows 95 поручены утилите Explorer, по существу заменившей File Manager, которая показывает древовидную диаграмму файловой структуры вашего компьютера и его сетевого окружения. Благодаря расширению файловой системы FAT имена файлов не ограничены, как раньше, восемью символами плюс состоящим из трех букв расширением; вы можете использовать имена длиной до 255 символа. Среди прочих благоприятных изменений в пользовательском интерфейсе - анимационные пиктограммы и диалоговые окна с закладками. В целом новый интерфейс представляет собой существенное улучшение по сравнению с Windows 3.1, хотя прежним пользователям потребуется некоторое время, чтобы привыкнуть к нему. Конечно, метафора "рабочего стола", основанная на применении папок, и длинные имена файлов изобретены не создателями Windows 95; в течение длительного времени они были составной частью различных пользовательских интерфейсов, начиная с Macintosh и кончая Workplace Shell операционной системы OS/2. Увеличилось число и повысилось качество поставляемых вместе с Windows 95 стандартных вспомогательных программ - от традиционного калькулятора и игр до мощных инструментальных средств контроля состояния системы. Также очевидны значительные усовершенствования средств связи. Теперь в состав операционной системы входит клиент Exchange, который разрабатывался как универсальный почтовый ящик для входящей корреспонденции. Он работает в качестве клиентского ящика-получателя с системой Microsoft Mail, службой Microsoft Exchange Server и другими почтовыми системами, совместимыми со стандартом MAPI, а также с Microsoft Network. Он также позволяет получать и отправлять факсы с помощью встроенной службы Microsoft Fax. Расширились сетевые функциональные возможности. В состав Windows 95 включен встроенный клиент для сетей NetWare 3.x, 4.x и для серверов Windows NT. Предусмотрены также средства для работы с протоколами IPX/SPX, NetBEUI, TCP/IP. Последний из перечисленных протоколов позволяет выполнять подключение к Internet, хотя лучшая программа для соединения с Internet, содержащая утилиту просмотра Web, входит в состав пакета Microsoft Plus!. Windows95 позволяет непосредственно подсоединяться к другому компьютеру через кабель и располагает базовыми средствами для установления коммутируемых соединений через телефонные линии с сервером удаленного доступа Remote Access Server системы Windows NT, NetWare Connect или с коммутируемыми серверами компании Shiva. В состав Windows95 также входит интерфейс прикладного программирования для телефонии (TAPI) фирмы Microsoft, обеспечивающий совместную работу вашей машины с телефоном, регистрируя телефонные вызовы и выполняя функции автоответчика ( прикладные программы для телефонии будут поставляться независимыми фирмами). Windows95 показывает вполне приемлемые результаты при выполнении как новых прикладных программ, так и программ Windows 3.x, хотя Windows for Workgroups опережает ее по быстродействию во многих дисковых операциях. Но на машинах с ОЗУ 8 Мбайт и более ее производительность сравнима или выше, чем у предыдущих версий Windows. Производительность системы при выполнении Windows-программ намного превышает аналогичный показатель системы Windows NT. При создании Windows 95 фирма Microsoft пошла на многие компромиссы. Но большинство пользователей, располагающих как минимум 8 Мбайт памяти, сделают правильный выбор, если перейдут на Windows 95. В результате они получат усовершенствованный графический интерфейс, более высокую производительность, усовершенствованный механизм многозадачности, надежную обратную совместимость и способность выполнять большое число новых прикладных программ. Windows NT Microsoft Windows NT Workstation была разработана как персональная операционная система высокого класса, обладающая более совершенными функциональными возможностями и высокими системными требованиями, нежели ее конкуренты. Для ее работы нужно , как минимум 12-Мбайт ОЗУ, а для инсталляции может потребоваться до 75 Мбайт пространства на жестком диске. Так же как и Windows 95, это 32-разрядная многозадачная, многопотоковая операционная система, но, кроме того, она обладает важными средствами обеспечения безопасности, надежной новой файловой системой с регистрационным журналом и может быть перенесена на отличные от Intel аппаратные платформы. Ее базовая архитектура обеспечивает лучшую защиту, чем любая соперничающая с ней система. В среде Windows NT служебные программы операционной системы выполняются в отдельных адресных пространствах, как и любая отдельная прикладная программа, написанная в соответствии с Win32 API. Существующие 16-разрядные программы для среды Windows могут выполняться в защищенных адресных пространствах для взаимной защиты или в совместно используемом пространстве, если требуется взаимообмен. Кроме того, Windows NT допускает применение 16-разрядных прикладных программ OS/2, работающих в текстовом режиме, и прикладных программ с интерфейсом Posix. Каждая прикладная программа DOS может выполняться на своей виртуальной машине; Windows NT обеспечивает реализацию таких особенностей среды DOS, как резидентные программы и отображаемая (expanded) память. В ней не могут устанавливаться драйверы устройств DOS, в том числе драйверы факсов, звуковых плат, сканеров и эмуляторов терминалов. Архитектура системы Windows NT более надежна, чем любой другой системы фирмы Microsoft. Она благополучно восстанавливается после любых попыток привести ее к краху. Обеспечение такого уровня защиты неизбежно влечет за собой рост непроизводительных издержек и дополнительной памяти, что в большинстве случаев приводит к снижению производительности. 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 способна восстанавливать свою работоспособность после некоторых нарушений защиты общего характера (General Protection Fault), зачастую результатом становится крах всей системы. 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. 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 виртуальнойпамятью ( 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 совместно 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. 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 адресного 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. 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 всобственных 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 С 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. 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. 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 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, используемыми 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,