Особливості архітектури: Windows ХР

У цьому розділі ми розглянемо основні компоненти Windows ХР [14, 44], які зображені на рис. 2.4. Деякі компоненти Windows ХР виконуються у привілейованому режимі, інші компоненти - у режимі користувача. Ми почнемо розгляд системи з компонентів режиму ядра. Компоненти режиму ядра У традиційному розумінні (див. розділ 2.1.2) ядро ОС містить усі компоненти привілейованого режиму, однак у Windows ХР поняття ядра закріплене тільки за одним із цих компонентів. Рівень абстрагування від устаткування У Windows ХР реалізовано рівень абстрагування від устаткування (у цій системі його називають HAL, hardware abstraction layer). Для різних апаратних конфігурацій фірма Microsoft або сторонні розробники можуть постачати різні реалізації HAL. Хоча код HAL є дуже ефективним, його використання може знижувати про дуктивність застосувань мультимедіа. У такому разі використовують спеціаль ний пакет DirectX, який дає змогу прикладним програмам звертатися безпосе редньо до апаратного забезпечення, обминаючи HAL та інші рівні системи. Ядро Ядро Windows ХР відповідає за базові операції системи. До його основних функ цій належать: • перемикання контексту, збереження і відновлення стану потоків; • планування виконання потоків; • реалізація засобів підтримки апаратного забезпечення, складніших за засоби HAL (наприклад, передача керування оброблювачам переривань). Ядро Windows ХР відповідає базовим службам ОС і надає набір механізмів для реалізації політики керування ресурсами. Основним завданням ядра є якомога ефективніше завантаження процесорів системи. Ядро постійно перебуває в пам'яті, послідовність виконання його інст рукцій може порушити тільки переривання (під час виконання коду ядра багато задачність не підтримується). Для прискорення роботи ядро ніколи не перевіряє правильність параметрів, переданих під час виклику його функцій. Windows ХР не можна віднести до якогось певного класу ОС. Наприклад, хо ча за функціональністю ядро системи відповідає поняттю мікроядра, для самої ОС не характерна класична мікроядрова архітектура, оскільки у привілейовано му режимі виконуються й інші її компоненти. Виконавча система Виконавча система (ВС) Windows ХР (Windows ХР Executive) - це набір ком понентів, відповідальних за найважливіші служби ОС (керування пам'яттю, про цесами і потоками, введенням-виведенням тощо). Компонентами ВС є передусім базові засоби підтримки. Ці засоби використо вують у всій системі. • Менеджер об'єктів - відповідає за розподіл ресурсів у системі, підтримуючи їхнє універсальне подання через об'єкти. • Засіб локального виклику процедур (LPC) - забезпечує механізм зв'язку між процесами і підсистемами на одному комп'ютері. Інші компоненти ВС реалізують найважливіші служби Windows ХР. Зупини мося на деяких із них. • Менеджер процесів і потоків - створює та завершує процеси і потоки, а також розподіляє для них ресурси. • Менеджер віртуальної пам'яті - реалізує керування пам'яттю в системі, на самперед підтримку віртуальної пам'яті. • Менеджер введення-виведення — керує периферійними пристроями, надаючи іншим компонентам апаратно-незалежні засоби введення-виведення. Цей ме неджер реалізує єдиний інтерфейс для драйверів пристроїв. 40 Розділ 2. Архітектура операційних систем • Менеджер кеша — керує кешуванням для системи введення-виведення. Часто використовувані блоки диска тимчасово зберігаються в пам'яті, наступні опе рації введення-виведення звертаються до цієї пам'яті, внаслідок чого підви щується продуктивність. • Менеджер конфігурації — відповідає за підтримку роботи із системним реєст ром (registry) - ієрархічно організованим сховищем інформації про налашту вання системи і прикладних програм. • Довідковий монітор захисту - забезпечує політику безпеки на ізольованому комп'ютері, тобто захищає системні ресурси. Драйвери пристроїв У Windows ХР драйвери не обов'язково пов'язані з апаратними пристроями. За стосування, якому потрібні засоби, доступні в режимі ядра, завжди варто оформ ляти як драйвер. Це пов'язане з тим, що для зовнішніх розробників режим ядра доступний тільки з коду драйверів. Докладніше реалізацію драйверів Windows ХР буде розглянуто в розділі 15. Віконна і графічна підсистеми Віконна і графічна підсистеми відповідають за інтерфейс користувача - роботу з вікнами, елементами керування і графічним виведенням. • Менеджер вікон — реалізує високорівневі функції. Він керує віконним виве денням, обробляє введення з клавіатури або миші й передає застосуванням повідомлення користувача. • Інтерфейс графічних пристроїв (Graphical Device Interface, GDI) - склада ється з набору базових операцій графічного виведення, які не залежать від конкретного пристрою (креслення ліній, відображення тексту тощо). • Драйвери графічних пристроїв (відеокарт, принтерів тощо) — відповідають за взаємодію з контролерами цих пристроїв. Під час створення вікон або елементів керування запит надходить до мене джера вікон, який для виконання базових графічних операцій звертається до GDI. Потім запит передається драйверу пристрою, затим — апаратному забезпеченню через HAL.