Последней версией семейства 9x стала Windows Me (Millennium Edition, сентябрь 2000 года), которая была ориентирована на домашних пользователей и поэтому предлагала широкую поддержку мультимедиа (Windows Media Player 7, Windows Movie Maker), Интернета и домашних сетей.
Лекция «Разновидности и состав Windows» план-конспект занятия
Microsoft Windows — операционные системы от Microsoft, разработанные в различных версиях для широкого спектра устройств, от суперкомпьютеров до встраиваемых систем. В настоящее время Microsoft Windows установлена на большинстве ПК: По данным сайта онлайн-аналитики StatCounter ( http://gs.statcounter.com ), в августе 2012 года Windows (версии XP, Vista, 7) была установлена на 88% компьютеров по всему миру, а по данным компании Net Applications ( http://marketshare.hitslink.com ), на долю Windows приходится 92% рынка настольных компьютеров и ноутбуков.
В настоящее время существует несколько семейств операционных систем Windows, предназначенных для использования на различных 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.x, Windows 3.x) и семейство операционных систем Windows 9x (Windows 95, Windows 98, Windows Me).
В данной презентации представлен краткий обзор семейств операционных систем Microsoft Windows (рис. 2.1).
Увеличить изображение Рис. 2.1 История семейств операционных систем Windows
16-битная Windows
Первой Windows была Windows 1.0, выпущенная в ноябре 1985 года. Это была не полноценная операционная система, а дополнение к операционной системе MS-DOS. Windows 1.0 предлагала пользователю графический оконный интерфейс и возможность запуска нескольких приложений одновременно (ни то, ни другое не существовало в MS DOS). Рассматривалось название Interface Manager, но затем его изменили на Windows («окно»), чтобы лучше описать новую программу. Минимальное требование к памяти было ограничено 256 КБ.
В Windows 2.0 (декабрь 1987 года) были внесены некоторые улучшения в графический интерфейс (особенно поддержка перекрывающихся окон) и управление памятью. Также были введены сочетания клавиш для упрощения использования. В мае 1988 и марте 1989 года были представлены Windows 2.10 и Windows 2.11, поддерживающие новые на тот момент процессоры Intel 80286 и Intel 80386.
В мае 1990 года была выпущена Windows 3.0 с улучшенной графикой и поддержкой виртуальной памяти. 1992 1993 Выпущены Windows for Workgroups 3.1 и 3.11 с поддержкой одноранговых и серверных сетей. Это были последние версии Windows 16-bit.
В августе 1995 года была представлена Windows 95 — 32-разрядная клиентская операционная система со встроенной поддержкой Интернета (браузер Internet Explorer) и модемных сетей, а также технологией plug-and-play для быстрого подключения к компьютеру различных устройств. Впервые появляются кнопка «Пуск» и панель задач. Для Windows 95 требуется не менее 4 МБ ОЗУ 7 .
Архитектура Windows
Windows — это гибридная операционная система на ядре (см. Лекцию 1, Введение в операционные системы). Основные функции системы, т.е. управление процессами, памятью, устройствами, файловой системой, оборудованием и безопасностью, реализованы в компонентах ядра, но есть и некоторые важные компоненты системы для пользовательского режима, такие как подсистемы входа в систему, локальной аутентификации, управления сеансами и окружения.
Архитектура Windows показана на рисунке 4.1 5. 2 .
Рисунок 4.1 Архитектура Windows
Компоненты пользовательского режима
В режиме пользователя выполняются следующие типы процессов:
- системные процессы (system processes) – компоненты Windows, отвечающие за решение критически важных системных задач (т. е. аварийное завершение одного из этих процессов вызывает крах или нестабильную работу всей системы), но выполняемые в пользовательском режиме. Основные системные процессы:
- Winlogon.exe – процесс входа в систему и выхода из неё;
- Smss.exe (Session Manager – диспетчер сеансов) – процесс выполняет важные операции при инициализации системы (загрузка необходимых DLL, запуск процессов Winlogon и Csrss и др.), а затем контролирует работу Winlogon и Csrss;
- Lsass.exe (Local Security Authentication Subsystem Server – сервер подсистемы локальной аутентификации) – процесс проверяет правильность введенных имени пользователя и пароля;
- Wininit.exe – процесс инициализации системы (например, запускает процессы Lsass и Services);
- Userinit.exe – процесс инициализации пользовательской среды (например, запускает системную оболочку – по умолчанию, Explorer.exe);
- Services.exe (SCM, Service Control Manager – диспетчер управления службами) – процесс, отвечающий за выполнение служб – см. ниже;
- службы (сервисы, services) – приложения, работающие в фоновом режиме и не требующие взаимодействия с пользователем. Службы могут быть как частью операционной системы (например, Windows Audio – служба для работы со звуком, или Print Spooler – диспетчер печати), так и частью пользовательского приложения (например, служба СУБД SQL Server). За службы отвечает системный процесс Services.exe;
- пользовательские приложения (user applications) ¬– прикладные программы, запускаемые пользователем;
- подсистемы окружения (environment subsystems) – компоненты, предоставляющие доступ приложениям к некоторому подмножеству системных функций. Windows поддерживает две подсистемы окружения:
- собственно Windows – при помощи данной подсистемы выполняются 32 разрядные приложения Windows (Win32), а также 16 разрядные приложения Windows (Win16), приложения MS DOS и консольные приложения (Console). За подсистему Windows отвечает системный процесс Csrss.exe и драйвер режима ядра Win32k.sys;
- POSIX (Portable Operating System Interface for UNIX – переносимый интерфейс операционных систем UNIX) – подсистема для UNIX-приложений. Начиная с Windows Server 2003 R2 компонент, реализующий эту подсистему, называется SUA (Subsystem for UNIX-based Applications). Компонент не устанавливается в Windows по умолчанию.
Все перечисленные процессы пользовательского режима (кроме POSIX-подсистемы 1) используют библиотеки Windows DLL (Dynamic Link Library) для связи с функциональными модулями ядра. Каждая DLL экспортирует набор функций Windows API, которые могут быть вызваны процессом.
Windows API (Windows Application Programming Interface, WinAPI) — это способ взаимодействия процессов пользовательского режима с функциональными блоками ядра. WinAPI включает тысячи функций и хорошо документирован 10 .
Наиболее важными библиотеками DLL для Windows являются следующие:
- Kernel32.dll – базовые функции, в том числе работа с процессами и потоками, управление памятью и вводом выводом;
- Advapi32.dll – функции, в основном связанные с управлением безопасностью и доступом к реестру;
- User32.dll – функции, отвечающие за управление окнами и их элементами в GUI приложениях (Graphical User Interface – графический интерфейс пользователя);
- Gdi32.dll – функции графического пользовательского интерфейса (Graphics Device Interface, GDI), обеспечивающие рисование на дисплее и принтере графических примитивов и вывод текста.
Содержание
- 1 Версии Microsoft Windows
- 1.1 Графические интерфейсы и расширения для DOS
- 1.2 Семейство Windows 9x
- 1.3 Семейство Windows NT
- 1.4 Семейство ОС для карманных компьютеров
- 1.5 Семейство встраиваемых ОС Windows Embedded
- 1.6 Microsoft Windows N
Версии Windows делятся на несколько «групп».
Основные версии Windows делятся на несколько «групп». Операционные системы Windows делятся на несколько групп систем Windows. Имя Существуют различные типы версий Windows. Дата окончания поддержки 3 Последняя совместимая версия Internet Explorer 20 ноября 1985 года Windows 1.0 1.04 (апрель 1987) 31 декабря 2001 года 1 ноября 1987 года Windows 2.0 2.11 (13 марта 1989 года) 31 декабря 2001 года 22 мая 1990 года Windows 3.0 3.00a (31 октября 1990 г.) 31 декабря 2001 года 4 18 марта 1992 года Windows 3.1 3.1 31 декабря 2001 года 5 5 Октябрь 1992 года Windows for Workgroups 3.1 3.11 (31 декабря 1993 года) 31 декабря 2001 года 6 5 27 июля 1993 года Windows NT 3.1 3.10.528 SP3 (10 ноября 1994 года) 31 декабря 2000 года 2 21 сентября 1994 года Windows NT 3.5 3.50.807 SP3 (21 июня 1995 года) 31 декабря 2001 года 3 30 мая 1995 года Windows NT 3.51 3.51.1057 SP5 (19 сентября 1996 года) 31 декабря 2001 года 5 24 августа 1995 года Windows 95 4.00.950C (4.03.1214) (26 ноября 1997 года) 31 декабря 2000 года (основной) — 31 декабря 2001 года (дополнительный) 5.5 29 июля 1996 года Windows NT 4.0 4.00.1381 / SP6a SRP (26 июля 2001 года) 20 июня 2002 года (базовый)- 30 июня 2003 года (SBL)- 31 декабря 2004 года (ext) 6 25 июня 1998 года Windows 98 4.10.1998 (25 июня 1998) 30 июня 2002 года (базовый)- 30 ноября 2003 года (SBL)- 11 июля 2006 года (ext) 6 5 мая 1999 года Windows 98 SE 4.10.2222A (5 мая 1999 года) 30 июня 2002 года (основной)- 31 марта 2004 года (SBL)- 11 июля 2006 года (ext) 6 17 февраля 2000 года Windows 2000 5.0.2195 / 5.0 SP4 Rollup 1 v2 (13 сентября 2005) 31 марта 2004 года (розничная торговля)- 31 марта 2005 года (SBL)- 30 июня 2005 года (крупная торговля)- 13 июля 2010 года (Ext) 6 14 сентября 2000 г. Windows Me 4.90.9000 (14 сентября 2000 года) 31 декабря 2003 года (Major)- 30 июня 2004 года (SBL)- 11 июля 2006 года (ext) 6 24 августа 2001 года (РТМ) 25 октября 2001 года (продажа) Windows XP 5.1.2600.5512 SP3 (21 апреля 2008) 30 сентября 2004 (RTM); 10 сентября 2006 (SP1/SP1a); 30 июня 2008 (розница); 14 апреля 2009 (SP2/SP3 main); 13 июля 2010 (SP2); 22 октября 2010 (SBL); 8 апреля 2014 (ext) 8 7 28 марта 2003 года 64-разрядная версия Windows XP 5.2.3790 25 июля 2006 года 8 7 24 апреля 2003 года Windows Server 2003 5.2.3790.3959 SP2 (13 марта 2007) 30 июня 2009 (RTM); 13 июля 2010 (master); 14 июля 2015 (ext), 8 7 25 апреля 2005 года Профессиональная x64 версия Windows XP 5.2.3790.3959 SP2 (13 марта 2007) 30 июня 2008 года (розничная торговля); 31 января 2009 года (SBL) 8 7 8 июля 2006 года Windows Essentials для старых компьютеров 5.1.2600 RTM (8 июля 2006 года) 8 июля 2008 года (розничная версия); 12 июля 2010 года (пакет обновления) 8 7 8 ноября 2006 года (RTM) 30 января 2007 года (розничная торговля) Windows Vista 6.0.6001 / SP2 Build 6002 (25 мая 2009) 13 апреля 2010(RTM); 22 октября 2010(retail); 12 июля 2011(SP1); 22 октября 2011(SBL); 10 апреля 2012(main); 11 апреля 2017(ext). 9 8 16 июля 2007 года Windows Home Server 5.2.1500 (16 июля 2007) 8 января 2013 года (майор) 27 февраля 2008 года Windows Server 2008 6.0.6002 / SP2 Build 6002 (25 мая 2009) 9 июля 2015(major),10 июля 2018(ext), 12 июля 2011(SP1) 9 8 13 июля 2009 года (RTM) 22 октября 2009 года (продажа) Windows 7 6.1.7601 / SP1 Build 7601 (22 февраля 2011) 9 апреля 2013(RTM),13 января 2015(основной),14 января 2020(дополнительный) 9 8 13 июля 2009 года (RTM) 22 октября 2009 года (продажа) Windows Server 2008 R2 (ранее Windows Server 7) 6.1.7601 / SP1 Build 7601 (22 февраля 2011) 9 июля 2015 года (основной), 10 июля 2018 года (дополнительный) 9 8 6 апреля 2011 года Windows Server 2011 6.1.8400 12 апреля 2016 года (основной) 9 8 1 августа 2012 года (RTM) 4 сентября 2012 года (продажа) Windows Server 2012 6.2.9200 9 января 2018 года (основа), 10 января 2023 года (продление) 10 1 августа 2012 года (RTM) 26 октября 2012 года (перепродажа) Windows 8 6.2.9200 9 января 2018 года (основа), 10 января 2023 года (продление) 10 История выпусков версий Microsoft Windows
Информация должна быть проверяемой, в противном случае она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, включив в нее ссылки на авторитетные источники. Эта отметка была установлена 1 сентября 2011 года.
Пакет Microsoft Windows включает «стандартные» приложения, такие как браузер (Internet Explorer), программа электронной почты (Outlook Express или Windows Mail), проигрыватель музыки и видео (Windows Media Player). Используя технологии COM и OLE, его компоненты могут быть использованы в приложениях сторонних производителей. Эти продукты бесплатны и могут быть загружены с официального сайта Microsoft. Однако для установки некоторых из них необходима лицензионная версия Microsoft Windows (относится только к ранним версиям до Windows, начиная с Windows 98 они являются фиксированной частью системы). Запуск этих программ на других операционных системах возможен только с помощью эмуляторов среды Windows (Wine).
Было много дебатов и юридических споров по поводу того, что такие «стандартные» продукты были включены в операционную систему Windows, что, по мнению внешних разработчиков, привело к отсутствию конкуренции и создало барьеры для распространения конкурирующих продуктов. Они также часто ставят под сомнение качество браузера Internet Explorer, объясняя его популярность тем, что он является частью Windows, и отсутствием информации для пользователей о доступных альтернативах.
В 1997 году Sun Microsystems подала на компанию в суд за нарушение лицензии на использование технологии Java. В 2001 году компания Microsoft заплатила штраф и удалила из своей линейки продуктов виртуальную машину Java, не соответствующую требованиям.
Популярность
Microsoft Windows сейчас установлена на более чем 89% персональных компьютеров и рабочих станций. По данным Net Applications, в июле 2011 года доля рынка Windows составляла 87,60%. Стоит отметить, что одним из основных клиентов NetApplications является Microsoft.
Среди различных версий Microsoft Windows, Windows 7 является самой популярной, по данным W3Schools (по состоянию на август 2011 года).
Распространённость различных версий MS Windows
Источник Приложения NetApplications Приложения NetApplications Приложения NetApplications Приложения NetApplications GoStats GoStats Дата Январь 2011 года Июнь 2011 года Сентябрь 2011 года Февраль 2012 года Январь 2012 года Сентябрь 2012 года Все публикации 89,67 % 88,29 % 86,57 % 91,92 % 94,07 % 92,84 % Windows XP 55,27 % 51,14 % 47,29 % 45,39 % 60,17 % 48,08 % Windows 7 22,31 % 27,14 % 30,36 % 38,12 % 20,79 % 38,31 % Windows Vista 11,66 % 9,52 % 8,51 % 8,10 % 12,28 % 6,17 % Windows 2000 0,27 % 0,19 % 0,16 % 0,15 % 0,57 % 0,26 % Windows Server 2003 — — — — 0,21 % 0,02 % Windows 98 0,03 % 0,03 % 0,03 % 0,05 % — — Windows ME — — — 0,01 % — — Windows NT 0,13 % 0,27 % 0,22 % 0,06 % — — Windows CE — — — — — — Семейство Windows 9x
Windows 95
Windows 95 (кодовое название Chicago) — графическая многофункциональная операционная система от компании Microsoft. Официально он был запущен 24 августа 1995 года. Русская версия была выпущена 10 ноября 1995 года.
Windows 95 в первую очередь предназначалась для домашнего использования и SOHO. Система была гибридной: она поддерживала выполнение 16- и 32-битного кода. Новшества пользовательского интерфейса Windows 95 активно использовались во всех последующих версиях Windows: К ним относятся такие элементы графического интерфейса, как рабочий стол с пиктограммами, панель задач и меню «Пуск». Поддержка Windows 95 была прекращена 31 декабря 2001 года. В современных системах запуск возможен только на определенных виртуальных машинах, которые, в свою очередь, часто требуют определенных конфигураций и драйверов.
Windows 98
Windows 98 была официально выпущена 25 июня 1998 года, после почти года бета-тестирования и ровно через два года и десять месяцев после своего предшественника. Новая система имела улучшенную поддержку AGP, драйверы USB, поддержку нескольких мониторов и WebTV. В интерфейс системы был интегрирован браузер Internet Explorer 4.
Через год, 5 мая 1999 года, была выпущена обновленная версия Windows 98 Second Edition, в которой было исправлено множество ошибок, добавлена поддержка DVD, но в то же время повышены системные требования к компьютерам. Кроме того, Internet Explorer 4 был заменен на новый, более быстрый Internet Explorer 5.
В феврале 2000 года Microsoft выпустила Windows 2000 (NT 5.0), которая, по сравнению с предыдущей версией NT 4.0, поддерживала службу Active Directory, IIS версии 5.0, файловую систему NTFS 3.0 и обновленный пользовательский интерфейс. Вскоре после этого, в сентябре того же года, была выпущена новая операционная система из семейства Windows 9x — Windows ME (Millennium Edition). Новая система получила ряд новых функций. Прежде всего, это улучшенная работа с носителями, возможность записи не только аудио, но и видео, инструменты аварийного восстановления и многое другое. Также одним из самых заметных изменений в новой системе является отсутствие настоящего режима MS-DOS. Системными требованиями для Windows 98 были процессор 486DX/66 МГц или лучше, 16 МБ оперативной памяти и не менее 195 МБ свободного места на жестком диске при типичной установке.
2001-20016 годы
25 октября 2001 года была выпущена Windows XP, объединившая две серии операционных систем, которые до этого времени существовали отдельно — «частную» Windows 9x/ME и «деловую» Windows NT/2000. Среди заметных усовершенствований Windows XP — новый графический интерфейс пользователя, возможность удаленного администрирования, быстрое переключение пользователей, улучшенные функции восстановления системы и многое другое.
Серверная версия операционной системы Windows XP Windows Server 2003 была выпущена в 2003 году. Новая серверная операционная система в основном развила функции своей предшественницы Windows 2000. Кроме того, по словам представителей Microsoft, в Windows Server 2003 большое внимание было уделено безопасности системы.
В июле 2006 года была выпущена операционная система для ПК с низким энергопотреблением на базе Windows XP, Windows Fundamentals for Legacy PCs (FLP). Microsoft официально выпустила Windows Vista в конце ноября 2006 года, но только для корпоративных клиентов, в то время как обычные покупатели могли приобрести новую операционную систему с 30 января 2007 года. Windows Vista имеет новое оформление пользовательского интерфейса, обновленную подсистему памяти и ввода-вывода, функцию гибернации, усовершенствования в области безопасности и т.д.
Билл Гейтс анонсировал операционную систему Windows Home Server 7 января 2007 года, а пользователям она стала доступна примерно через полгода.
Новая серверная операционная система, Windows Server 2008, была выпущена 27 февраля 2008 года для замены Windows Server 2003.
Windows 7
Операционная система была запущена 22 октября 2009 года — менее чем через три года после выхода предыдущей операционной системы, Windows Vista. Партнеры и клиенты с объемным лицензированием получили доступ к RTM 24 июля 2009 года. Первые установочные изображения окончательной версии системы доступны в Интернете с 21 июля 2009 года.
Ключевые особенности и инновации:
- реализована поддержка Unicode 5.1
- Данная ОС обладает поддержкой мультитач-управления
- Все версии ОС включают 50 новых шрифтов. А существующие шрифты доработаны для корректного отображения всех символов.
- Реализована поддержка псевдонимов для папок на внутреннем уровне.
- Более тесная интеграция с производителями драйверов.
- Улучшена совместимость со старыми приложениями, некоторые из которых было невозможно запустить на Windows Vista.
- Проигрыватель Windows Media Player 12 получил новый интерфейс.
- Функция Удалённого рабочего стола потерпела следующие изменения. Была введена поддержка интерфейса Aero Peek, Direct 2D и Direct3D 10.1, поддержка нескольких мониторов, расширений мультимедиа, DirectShow, а также возможность воспроизведения звука с низкими задержками.
Windows 8
Он поступил в продажу 26 октября 2012 года. По состоянию на февраль 2015 года доля Windows 8 на мировом рынке операционных систем для доступа в Интернет составляла 21,3%, уступая Windows 7, а серверной версией является Windows Server 2012.
Краткая история Windows и что у нее под капотом
Несколько дней назад в интернете появилось изображение ранней версии Windows 11. Несколько издательств провели тесты производительности и пришли к неутешительному выводу: Windows 11 в среднем работает хуже, чем Windows 10, но расстраиваться рано! Проблемы с производительностью могут быть связаны с «влажностью» объединенного изображения и совместимостью с текущим программным обеспечением. В любом случае, официальное представление нового поколения операционных систем Windows состоится 24 июня, что потенциально может дать ответы на многие вопросы. Если сегодня у вас есть настроение поностальгировать, мы предлагаем вам окунуться в мир Windows: Узнайте об истории, о том, как изменилась Ось и что находится внутри.
В начале 1980-х годов компания IBM работала над персональным компьютером на базе процессора Intel 8088. В середине 1970-х годов Microsoft была основным поставщиком Basic для восьмибитных микрокомпьютеров. Когда IBM обратилась к Microsoft с просьбой лицензировать Basic для нового IBM PC, Microsoft согласилась и посоветовала Digital Research лицензировать операционную систему CP/M. Однако оказалось, что глава Digital Research не смог найти в своем графике время для встречи с IBM, и IBM снова обратилась к Microsoft, на этот раз с просьбой решить операционную систему для IBM PC. Microsoft купила клон операционной системы CP/M у компании Seattle Computer Products и перенесла ее на IBM PC. Получившаяся операционная система называлась MS-DOS 1.0.
Первые продукты компании Microsoft под названием «Windows» не были операционными системами. Это были графические интерфейсы для MS-DOS. Благодаря успеху, в том числе коммерческому, пользовательского интерфейса на Apple Lisa, компания решила реализовать графический пользовательский интерфейс на IBM PC с MS-DOS. В отличие от относительно дешевых IBM PC, Apple Lisa была дорогой (почти 10 000 долларов), и немногие покупатели могли себе ее позволить. Microsoft решила освободить для себя нишу, предлагая недорогие графические интерфейсы пользователя. В данном случае низкая цена была достигнута за счет экономии на компонентах, а более низкой производительности по сравнению с Lisa избежать не удалось. Так, в 1985, 1987 и 1990 годах были выпущены первые три версии Windows 1.0, 2.0 и 3.0. За первые шесть месяцев после выпуска было продано более 1 миллиона копий Windows 3.0. Дальнейшее развитие Windows можно разделить на две ветви: Windows на базе MS-DOS и Windows на базе NT.
Windows 1.01
Windows 9x
Windows или Windows 9x на базе MS-DOS не были первыми операционными системами от Microsoft, но продолжали «старую традицию» и были основаны на 16-битном коде MS-DOS. В августе 1995 года была выпущена Windows 95, первая система семейства Windows 9x. Это уже была полноценная операционная система с нужными функциями. Однако были проблемы с безопасностью (например, не было «администратора») и проблемы с изоляцией приложений. Сбой в 16-битном приложении привел к блокировке всей системы. Проблемы со стабильностью также существовали в Windows 98 и Windows ME, которые отличались от версии 95-го года рядом незначительных улучшений.
Технические аспекты
Чтобы охватить технические аспекты и тонкости операционной системы Windows, потребуется не менее 1000 страниц. Для особо любопытных мы рекомендуем 7-е издание книги «Внутренняя работа Windows» Марка Руссиновича, эксперта по внутренней работе Windows. Также можно приобрести книги «Современные операционные системы» и «Концепции операционных систем» Эндрю Таненбаума: обе книги содержат главы, посвященные Windows. Здесь мы сосредоточимся на средствах взаимодействия с пользователем (Windows API) и архитектуре «оси».
Архитектура
Во многих многопользовательских операционных системах сама операционная система отделена от приложений. Основной код операционной системы работает в привилегированном режиме процессора («режим ядра»), системные данные и аппаратные средства доступны системе. В непривилегированном режиме (режим пользователя) выполняется код приложения. Он имеет ограниченное количество интерфейсов и ограниченный доступ к системным данным. Прямой доступ к оборудованию заблокирован. Когда программа в пользовательском режиме вызывает системную функцию, процессор выполняет специальную инструкцию, которая переводит поток вызова (последовательность инструкций внутри процесса, запрограммированного на выполнение Windows) в режим ядра. Когда системная функция завершается, операционная система переводит контекст потока обратно в пользовательский режим и позволяет вызывающей стороне продолжить выполнение.
Windows считается операционной системой с гибридным ядром. С одной стороны, компоненты ядра Windows располагаются в памяти с вытеснением и взаимодействуют друг с другом посредством передачи сообщений, как в микроядерных системах. С другой стороны, ядро очень велико (более 1 МБ), а большая часть кода операционной системы и драйверов устройств используют одну область памяти в защищенном режиме, что характерно для монолитных операционных систем. Это означает, что теоретически любой компонент операционной системы или драйвер устройства может повредить данные, используемые другими компонентами системы. Windows решает эту проблему путем улучшения качества и контроля источников драйверов сторонних производителей с помощью таких программ, как WHQL или KMCS. В то же время внедряются дополнительные технологии безопасности ядра, такие как безопасность на основе виртуализации и функции Device Guard.
Давайте рассмотрим основные компоненты системы, составляющие ее архитектуру. На следующем рисунке показана упрощенная диаграмма, в которой опущены некоторые элементы, например, элементы сети и различные уровни драйверов. Первое, на что следует обратить внимание, это линия, разделяющая разделы пользовательского режима и режима ядра. Как упоминалось ранее, потоки пользовательского режима работают в закрытом адресном пространстве процесса. Когда они работают в режиме ядра, они имеют доступ к системному пространству. Таким образом, системные процессы, пользовательские процессы, служебные процессы и подсистемы среды имеют свои собственные частные адресные пространства.
Упрощенная диаграмма архитектуры Windows
Вторая строка отделяет компоненты режима ядра от супервизора (Hyper-V). Гипервизор перехватывает многие привилегированные функции, выполняемые ядром, и эмулирует их, чтобы на одной машине могли одновременно работать несколько операционных систем. Гипервизор работает на том же уровне привилегий процессора (0), что и ядро. Однако, поскольку он использует специфические для процессора инструкции (VT-x для процессоров Intel, SVM для процессоров AMD), он может быть изолирован от ядра, сохраняя при этом контроль над ядром и приложениями. По этой причине иногда используется термин «кольцо-1».
Windows API
Windows API (Application Programming Interface) — это интерфейс программирования пользователя для Windows. До появления 64-битной версии операционной системы интерфейс программирования для 32-битных версий Windows назывался Win32 API, в отличие от родного 16-битного Windows API (интерфейс программирования для оригинальных 16-битных версий Windows). Сегодня термин Windows API или Win32 API используется как для 32-битных, так и для 64-битных версий.
В «доисторические времена» Windows API состоял только из функций типа C. Язык C был выбран потому, что код, написанный на нем, может быть использован другими языками. Она была достаточно низкой, чтобы обеспечить обслуживание операционной системы. Однако огромное количество функций в сочетании с непоследовательностью в выборе имен и отсутствием логических группировок (таких как пространства имен C++) привело к тому, что некоторые из новых API стали использовать другой механизм — модель COM.
В основе ОКУ лежат два основных принципа. Во-первых, клиенты взаимодействуют с объектами (серверными объектами COM) через интерфейсы — четко определенные соглашения с набором логически связанных методов, сгруппированных через механизм диспетчеризации виртуальных таблиц. Кстати, этот же механизм часто используется компиляторами C++ для реализации диспетчеризации виртуальных функций. Это обеспечивает бинарную совместимость и позволяет избежать проблем с именованием компилятором. Поэтому такие методы можно вызывать из многих других языков и компиляторов, включая C, C++, VB, .NET, Delphi и т.д. Второй принцип — динамическая загрузка компонентов (вместо статической компоновки с клиентом).
WinRT
Windows 8 представляет новый API и новую среду выполнения, Windows Runtime (WinRT). WinRT состоит из сервисов платформы, предназначенных для разработчиков приложений Windows (приложения Windows подходят для устройств, начиная от крошечных IoT-устройств и заканчивая телефонами, планшетами, настольными компьютерами, ноутбуками, Xbox One и Microsoft HoloLens).
С точки зрения API, платформа WinRT основана на COM и добавляет различные расширения к базовой инфраструктуре COM. Архитектурно он обладает гораздо большей целостностью: в нем реализованы иерархии пространств имен, последовательная схема именования и шаблоны программирования. На базовом бинарном уровне WinRT API все еще основан на старых бинарных файлах и Windows API. Это не новый «машинный» API для системы: ситуация в некоторой степени похожа на то, как .NET опирается на традиционный 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.
Windows 95
24 августа 1995 года — важная дата в истории операционной системы Windows, поскольку именно в этот день была выпущена знаменитая версия Windows 95. Эта версия предлагает значительно улучшенный интерфейс и уже имеет панель задач и меню «Пуск» — два очень важных элемента, которые по-прежнему являются частью операционной системы Windows. Стоит также отметить, что в состав Windows 95 входил Internet Explorer — веб-браузер, который сопровождал систему в течение многих лет и, таким образом, поддерживал Интернет.
Эта версия была нацелена на потребительский рынок и ознаменовала переход от 16-битной многозадачной архитектуры к 32-битной архитектуре отображения и многозадачности. Стандартная поддержка Windows 95 действовала до 31 декабря 2000 года и была продлена до 31 декабря 2001 года.
Windows 98
Однако до появления Windows 98 уже существовала версия Windows NT, ориентированная на предприятия. Однако 25 июня 1998 года Microsoft выпустила новую версию своей операционной системы. Как и его предшественник, он был назван по двум последним цифрам года выпуска и представлял собой версию, которая использовала файловую систему FAT32 и стремилась расширить сетевой доступ. Также предлагалась поддержка DVD и USB.
Однако большая сложность системы привела к значительному снижению производительности, что сделало ее одной из самых критикуемых версий Windows, поскольку она была медленной и ненадежной по сравнению с Windows 95. Однако Windows 98 имела стандартную поддержку до 30 июня 2002 года и расширенную поддержку, которая закончилась 11 июля 2006 года.
Windows 2000
29 марта 1999 года была выпущена Windows NT 5.0 EUR Edition, которая была ничем иным, как немецкой версией Windows NET 5.0 и позже была названа Windows 2000.
Windows 2000 включала новые опции для лучшей защиты файлов и даже имела собственную домашнюю версию, Windows 2000 Millennium Edition (ME), которая включала новые инструменты и мультимедийные возможности. Стандартная поддержка этой версии закончилась 30 июня 2005 года, а расширенная — 13 июля 2010 года.
ОС семейства OS/2
OS/2 (Operating System / 2) была разработана компанией IBM в 1987 году в связи с разработкой нового семейства компьютеров PS/2.
Семейство OS/2 имеет следующие особенности:
- Однопользовательская ОС.
- Многозадачная ОС второго поколения: позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и ОС от работающих под ее управлением программ.
- Имеет графический интерфейс.
- 32-разрядная.
- Родная файловая система – HPFS.
- Недостаток OS/2 – малое число приложений для нее, что делает эту систему менее популярной, чем, например, Windows.
Пример
OS/2: OS/2 WSeB 4.5x в качестве файлового сервера.
ОС семейства UNIX
UNIX был разработан в 1969 году Кеном Томпсоном в Лаборатории Белла компании AT&T для компьютеров, начиная от суперкомпьютеров и заканчивая микрокомпьютерами. С тех пор было разработано большое количество различных систем UNIX. Юридически только некоторые из них имеют право называться «UNIX»; остальные, хотя и используют схожие концепции и технологии, объединяются под термином «UNIX-подобные». Во время разработки систем Unix был создан язык SI.
Семейство операционных систем UNIX имеет следующие характеристики:
- Многопользовательская ОС.
- Многозадачная ОС.
- Сетевая ОС.
- Командная ОС, графическая оболочка: X Window.
- 32-разрядная, 64-разрядная.
- мобильная: существует возможность перенести систему с одной машинной архитектуры на другую с минимальными затратами.
- имеет несколько видов оболочек (Shell), т.е. интерфейсов взаимодействия между ядром и пользователем.
- файловая система: NFS (сетевая файловая система).
- использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой.
- широкое применение утилит, запускаемых в командной строке.
- взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства – терминала.
- представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов.
- использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.
Linux (полное название GNU/Linux) — это UNIX-подобная операционная система. Linux — это свободно распространяемая операционная система, изначально разработанная Линусом Торвальдсом. Первая официальная версия была объявлена 5 октября 1991 года.
Версии включают Debian GNU/Linux — безнациональный международный дистрибутив (и его ответвления, включая очень популярные Ubuntu, Kubuntu, Xubuntu), американский Red Hat и его преемник Fedora, франко-бразильский Mandriva, бывший Mandrake, и Conectiva.
ОС семейства WINDOWS
История Windows началась в 1985 году с первой версии системы (оболочки). Через несколько лет была выпущена вторая версия, но Windows не пользовалась большой популярностью.
В 1990 году была выпущена Windows 3.0, которая использовалась на многих компьютерах (графический интерфейс, многозадачность, появление множества программ, работающих под Windows).
Последующие версии Windows были направлены на повышение надежности, улучшение поддержки мультимедиа и компьютерных сетей.
Всех представителей операционной системы Windows можно разделить на две линии:
- Windows 9.х (95/98/Me).
- Windows NT (NT4/2000/XP/2003 Server/Vista/2008 Server/7).
Только семейство Windows NT предоставляет операционные системы для серверов.
Семейство операционных систем Windows имеет следующие особенности:
- Многопользовательские ОС.
- Многозадачные ОС.
- Сетевые и несетевые ОС.
- Графические ОС.
- 32/64-разрядные.
- Подключение новых устройств по технологии Plug and Play.
- Файловая система: FAT32, NTFS.
Представители семейства Windows:
Windows 3.x (3.0/3.1/3.11). Оболочки операционной системы, работающие под MS-DOS.
Windows 95 (первая операционная система). Изменился интерфейс, увеличилась скорость работы программ, появилась возможность автоматической настройки дополнительных устройств, возможность работы с Интернетом.
В Windows 95 OSR2 исправлено множество ошибок в Windows 95, добавлена поддержка нескольких новых устройств и возможность использования файловой системы FAT32.
Windows 98: Сохранение внешнего интерфейса, переработка внутренней структуры, большое внимание к работе с Интернетом, возможность работы с несколькими мониторами.
Windows 98 SE включает 5-ю версию Internet Explorer, обновленную систему подключения к Интернету, множество исправлений ошибок и новую библиотеку драйверов.
Windows NT (1992 NT 3.0, 1994 NT 3.5, 1996 NT 4.0), разработанная для того, чтобы сделать сети более надежными и мощными.
Выпускается в двух вариантах:
- Windows NT Server – предназначена для управления сетевыми ресурсами .
- Windows NT Workstation – предназначена для работы на локальных компьютерах и рабочих станциях.
Windows 2000 (NT 5.0). Она была разработана на базе Windows NT и унаследовала от нее высокую надежность и защиту информации от повреждения.
Windows Me является преемником Windows 98 и обладает новыми возможностями: улучшенная работа с мультимедиа, возможность записи не только аудио, но и видео информации, мощные инструменты для восстановления информации после сбоя.
Windows XP: появление 64-битной версии, первая операционная система с полностью настраиваемым пользовательским интерфейсом, поддержка записи дисков CD-R и CD-RW в самой операционной системе и др.
Windows CE была разработана исключительно для установки на ноутбуки.
Windows Server 2003. Содержит все функции, необходимые для серверной операционной системы Windows, с целью обеспечения безопасности, надежности, доступности и масштабируемости. Версии.
