Операционная система Windows: характеристика и архитектура.

По сути дела Windows 3)1 и 3)11 является всего-навсего надстройкой над DOS, однако между ними существуют серьёзные различия - именно они позволяют называть Windows операционной системой.

В Windows вы можете последовательно запустить несколько (а не строго одно, как в DOS) приложений и переключаться между ними в процессе работы. Некоторые приложения, в зависимости от задачи, могут продолжать работать, находясь в запущенном, но неактивном состоянии. В Windows используется неактивный режим работы процессора (protected mode), и программа пользователя уже не может влезть в какую ей угодно область памяти и делать там что вздумается. Большим преимуществом Windows стала возможность работы в одно-ранговой сети или с выделенным сервером. Теоретически, можно забыть про приобретение специального сетевого программного обеспечения и обойтись только средствами Windows. Однако на практике в локальной сети всё-таки лучше ставить специальное сетевое ПО, а уже поверх него - Windows. Тем более что в Windows предусмотрена поддержка не только своей сети, но и других сетевых протоколов. Возможность использования в программах виртуальной памяти - (иными словами, выделение программе шести мегабайт памяти на машине с физическими четырьмя) также весьма удобна. И хотя в таком режиме компьютер заметно замедляет свою работу, бывает очень важно, чтобы “требовательная” программа работала уж как-нибудь, чем никак. Windows распахивает перед пользователями фантастический мир мультимедиа, измерения которого системе DOS и не снились.

Исполнительная система операционной системы Windows обеспечивает работу подсистем окружения, реализуя большинство стратегий управления операционной системы, и включает в себя такие подсистемы, как:

• диспетчер конфигурации – обеспечивает управление системным реестром;
• диспетчер процессов и потоков – обеспечивает управление процессами и потоками, запущенными в системе, например, создает и уничтожает процессы и потоки;
• монитор безопасности – реализует политики безопасности на локальном компьютере;
• диспетчер ввода-вывода – реализует аппаратно независимый ввод-вывод и отвечает за пересылку информации ввода-вывода соответствующим драйверам;
• диспетчер Plug and Play – определяет, какие драйверы нужны для поддержки каждого устройства и загружает эти драйверы;
• диспетчер электропитания – координирует работу драйверов устройств, обеспечивая, например, переключение периферийных устройств в экономичный режим при их длительном простое;
• диспетчер кэша файловой системы – реализует буферизацию ввода-вывода, отложенную запись и упреждающее чтение данных файла;
• диспетчер виртуальной памяти – реализует собственное виртуальное адресное пространство для каждого процесса и обеспечивает поддержку работы диспетчера кэша;

Ядро Windows состоит из нескольких системных компонент, каждая из которых отвечает за определенный набор задач. Основные компоненты ядра:

• микроядро (microkernel)2. Компактный код, можно сказать, сердце системы. В рамках микроядра работают ключевые службы: диспетчер памяти, диспетчер задач и др.;
• слой абстрагирования (Hardware Abstraction Layer, HAL). Полностью абстрагирует код системы от конкретного аппаратного оборудования.
• диспетчер ввода/вывода (Input/Output Manager). Полностью контролирует потоки обмена между системой и устройствами. Драйверы устройств работают в контексте I/O Manager. Поскольку они размещаются в ядре системы, следует относиться очень серьезно к их корректности. Если драйвер написан с ошибками и может привести к сбою? это вызовет фатальный крах ядра и всей системы. 70% случаев фатальных сбоев («синий экран»)? результат некорректного поведения драйверов устройств. У Windows XP есть встроенный механизм контроля драйверов: правильно написанный и тщательно протестированный драйвер поставляется с цифровой подписью (Driver Signing). Пользователь, конечно, может установить драйвер и без такой подписи, но риск разрушения системы в этом случае возрастает. Правильная настройка системы заключается в запрещении установки драйверов без корректной подписи;
• модули управления объектами (Object Manager), виртуальной памятью (Virtual Memory Manager), процессами (Process Manager), безопасностью (Security Reference Monitor), локальными вызовами (Local Procedure Calls Facilities).