Архитектура Microsoft Windows для разработчиков
купить windows 10 можно в этом магазине

Занятие 1. Операционные системы Windows

(Продолжительность занятия 25 минут)

Сейчас чаще всего используются три операционные системы (ОС) семейства Windows. К 16-разрядным версиям относятся Windows 3.1 и Windows 3.11 (другое название — Windows for Workgroups), которые обсуждаются в первой части этого занятия. Далее же речь пойдет о 32-разрядных операционных системах Windows 95 и Windows NT. На этом занятии Вы познакомитесь с возможностями трех операционных систем семейства Windows.

 

Изучив материал этого занятия, Вы сможете:

  • описать возможности Windows 3.1, Windows 95 и Windows NT;
  • выбрать ОС, оптимальную для конкретной ситуации.

Windows 3.1

Windows 3.1 — 16-разрядная оболочка, работающая поверх операционной системы MS-DOS. В следующую версию, 3.11 (Windows for Workgroups), добавлены средства сетевой поддержки. Версии Windows З.х были адресованы пользователям, работающим на автономных настольных компьютерах под управлением MS-DOS. На смену им в качестве основной операционной системы для настольных компьютеров пришли Windows 95 и Windows NT Workstation.

Windows 95

Windows 95 — 32-разрядная ОС для настольных компьютеров. В отличие от Windows 3.1, ей не требуется MS-DOS в качестве операционной системы.

Благодаря стараниям разработчиков, Windows 95 не только поддерживает все существующие 16-разрядные приложения, но и служит платформой для новых, 32-разрядных приложений. Кроме того, Windows 95 обладает встроенными сетевыми средствами, включая поддержку одноранговых сетей на базе клиентов под управлением Windows 95 и подключение к серверам (например, под управлением Windows NT Server).

Windows 95 обеспечивает поддержку аппаратуры и файловых систем, облегчая конфигурирование операционной системы и аппаратных средств.

Поддержка аппаратуры Plug-and-Play

Стандарт Plug-and-Play (PnP) позволяет изменять конфигурацию персонального компьютера без вмешательства пользователя. Автоматическая установка устройства — простым подсоединением его к компьютеру — мгновенно делает это устройство доступным. Plug-and-Play поддерживается не всеми устройствами и системами, например его не поддерживает Windows NT 4.0, однако это будет исправлено в следующей версии Windows NT Workstation. Прежде чем устанавливать устройство, убедитесь, что оно поддерживает стандарт Plug and Play.

Windows 95 OSR2

Пакет модернизации OEM Service Release 2 (OSR2) включает следующие расширения Windows 95:

  • файловую систему FAT32;
  • Internet Explorer 3.0;
  • DirectX 2.0 и ActiveMovie;
  • поддержку TCP/IP для нескольких конфигураций DNS;
  • клиента системы сообщений Windows NT 4.0 (Windows Messaging).

Кроме того, в состав Windows 95 OSR2 входят средства поддержки новой аппаратуры, а также разнообразные дополнения, которые ранее были доступны как отдельные компоненты. Сейчас большинство фирм-поставщиков компьютеров с предустановленной ОС Windows 95 используют OSR2.

Файловая система FAT32

В состав Windows 95 OSR2 входит файловая система FAT32, представляющая собой расширение FAT. Если Вы запустите утилиту FDISK на компьютере под управлением Windows 95 OSR2 с жестким диском больше 512 Мб, Вам будет предложено включить режим поддержки больших дисков. После Вашего согласия все новые разделы размером более 512 Мб будут помечаться как разделы FAT32.

FAT32 более эффективно использует дисковое пространство. В FAT 16 таблица размещения файлов разделена на блоки по 16 кб. Если блок используется не полностью, оставшийся объем пропадает. В FAT32 объем блоков — 4 кб, поэтому при частичном заполнении блока меньше дискового пространства остается пустым (рис. 1.1). Кроме того, файловая система FAT16 поддерживает диски размером лишь до 2 Гб, в то время как FAT32 — до 2 Тб.

1-2.jpg

Рис. 1.1 Методы хранения файлов в системах FAT16 и FAT32

Большинство Win32-пpилoжeний не надо модифицировать для работы с FAT32. Исключение представляют лишь приложения, использующие низкоуровневые структуры диска или как-либо иначе полагающиеся на формат данных на диске.

Windows NT

Windows NT Workstation и Windows NT Server — 32-разрядные операционные системы. Они предназначены для пользователей, заинтересованных в мощной многозадачной операционной среде.

Их применяют в таких отраслях промышленности и областях бизнеса, как:

  • автоматизация проектирования в машиностроении и электронной промышленности;
  • архитектура;
  • дизайн и строительство;
  • управление производственными процессами;
  • разработка программного обеспечения;
  • бухгалтерское дело;
  • финансовый анализ;
  • управление инвестициями;
  • системы реального времени.

Кроме того, Windows NT можно применять для одновременного выполнения множества приложений в многопроцессорных системах. Это очень удобно, так как, пока пользователь работает с активным приложением, фоновые приложения также действуют.

Программы в Windows NT выполняются в отдельных областях памяти, поэтому неисправное приложение не влияет на работу других. Более того, архитектура Windows NT защищает операционную систему от приложений, пытающихся монополизировать ресурсы процессора или воспользоваться адресным пространством операционной системы.

Windows NT Workstation

Операционная система Microsoft Windows NT Workstation реализует все возможности Microsoft Windows for Workgroups на более высоком уровне с поддержкой многозадачности. Это мощная операционная система для настольных компьютеров, объединенных в одноранговую сеть, или же рабочая станция в составе домена Windows NT Server.

Windows NT Server

Мощная операционная система для сервера сети Windows NT Server предназначена для организаций, заинтересованных в реализации отказоустойчивых бизнес-приложений. Windows NT Server служит основой для нового поколения серверных приложений и позволяет реализовать стандартные функции сервера файлов и печати. Эта клиент-серверная платформа, интегрирующая настоящие и будущие технологии, сейчас вне конкуренции благодаря лучшему доступу к информации.

Многопроцессорные возможности и файловая система NTFS делают Windows NT наиболее защищенной и стабильной операционной системой семейства Windows.

Симметричная многопроцессорная обработка

Windows NT — ОС с симметричной многопроцессорной обработкой, что обеспечивает автоматическое использование всех доступных процессоров многопроцессорного компьютера. При таком решении потребности системы и приложений равномерно распределяются между всеми имеющимися процессорами.

Слой абстрагирования от аппаратуры

Windows NT предназначена для работы на различных процессорах и аппаратных платформах. Эта ОС отделяет код операционной системы от аппаратуры компьютера, используя изолирующий уровень — слой абстрагирования от аппаратуры (Hardware Abstraction Layer, HAL). Он позволяет Windows NT, не теряя производительности на любой платформе, оставаться независимой от аппаратуры.

Файловая система NTFS

Файловая система NTFS предпочтительна для компьютеров под управлением Windows NT. Однако иногда на том же компьютере нужно использовать другую файловую систему — например, для работы с другой операционной системой (в этом случае хотя бы один раздел диска должен быть отформатирован соответствующей файловой системой). NTFS поддерживается только на компьютерах под управлением Windows NT.

Преимущество NTFS в том, что она может работать с разделами большого размера. Предельный размер файла на разделе NTFS — 16 экзабайт. Это очень много — взгляните сами:

  • 1024 Мб = 1Гб (гигабайт)
  • 1024 Гб = 1Т6 (терабайт)
  • 1024 Тб = 1 Пб (петабайт)
  • 1024 Пб = 1Э6 (экзабайт)

Один экзабайт — это чуть больше миллиарда гигабайт. Например, если каждый мужчина, каждая женщина и каждый ребенок на Земле (а это около пяти миллиардов человек) напишут по 2 000 страниц текста и поместят их в один файл Windows NT, то файл будет заполнен лишь на 1/16 (чуть более 6%). Минимальный размер раздела NTFS — 5 Мб.

Использование NTFS

При применении файловой системы NTFS необходимо иметь в виду следующее:

  • в NTFS встроены средства восстановления после сбоя, поэтому пользователям не нужно запускать утилиту восстановления диска на разделе NTFS;
  • на разделе NTFS нельзя восстановить удаленный файл;
  • при использовании NTFS значительно уменьшаются потери из-за фрагментации файлов;
  • NTFS поддерживает модель защиты Windows NT, поэтому все файлы и каталоги на разделе NTFS можно защищать правами доступа и подвергать аудиту;
  • из-за падения производительности не рекомендуется применять NTFS на томах размером менее 400 Мб.

Выбор платформы Windows

Выбор Windows-платформы зависит от задач, которые нужно решать. Windows 95 и Windows NT, дополняя друг друга, способны удовлетворить запросы большинства пользователей. Ниже перечислены рекомендуемые операционные системы для различных классов задач.

Windows NT

Windows 95

Офисные задачи

-

X

Удаленные пользователи

-

X

Высокая производительность

X

-

Безопасность уровня С-2

X

-

Высокая надежность

X

-

Офисные задачи

Пользователям в офисе, как правило, требуется создавать документы, запросы к базам данных или анализировать электронные таблицы. Для решения этих задач применяются высокопроизводительные приложения (например, Microsoft Office), а также специализированные пакеты. Многие компании стремятся получить максимальную отдачу от своих инвестиций в компьютерную инфраструктуру, состоящую из персональных компьютеров, периферийных устройств и приложений. Для них наилучший выбор — Windows 95.

Удаленные пользователи

Во многих компаниях есть служащие, которые большую часть рабочего времени проводят вне офиса — у клиентов, в отеле или в пути, и им, естественно, требуется персональный компьютер. Мобильные пользователи прежде всего заинтересованы в совместимости приложений и устройств, а также в не слишком требовательной к ресурсам (память, аккумуляторные батареи, дисковое пространство и т.п.) операционной системе. Для таких пользователей Windows 95 — опять-таки наилучший выбор.

Высокая производительность

Работа инженеров, научных работников, статистиков и других пользователей научной и технической сферы, как правило, связана с интенсивными вычислениями при проектировании и анализе данных. Windows NT Workstation, поддерживающая симметричную многопроцессорную обработку, легко переносится на высокопроизводительные платформы Pentium, Alpha и MIPS. Кроме того, соотношение производительность/цена для нее — на уровне рабочих станций высшего класса и миникомпь-ютеров. Еще одно преимущество в том, что при наличии Windows NT Workstation не нужен отдельный компьютер для работы с офисными приложениями.

Защита уровня С-2

Там, где важна защита данных или файлов приложений — например, в банковской сфере или в оборонных отраслях, наилучший выбор — Windows NT Workstation. Скажем, окно регистрации, которое открывается нажатием клавиш CTR.L+ALT+DEL, предотвращает перехват имени пользователя и пароля программами типа «Троянского коня». Файловая система NTFS вместе с соответствующими механизмами защиты предотвращает неавторизованный доступ к системе и данным. Более того, модель защиты Windows NT Workstation сертифицирована на соответствие уровню С-2*. Этими средствами обеспечивается работа многих пользователей на одном компьютере под управлением Windows NT с гарантированной защитой всех файлов в системе.

Высокая надежность

Многим пользователям требуется уровень доступности и производительности системы выше среднего. Например, в системах управления производством, которые теперь все чаще переносятся с миникомпьютеров и высокопроизводительных ЭВМ на персональные компьютеры, простой попросту недопустим. Другой пример — применение 16-разрядных приложений, которые Windows NT Workstation выполняет в раздельных адресных пространствах (так называемые виртуальные машины). Для пользователя это означает, что при отказе одного приложения другие выполняющиеся программы не пострадают. Windows NT Workstation также обеспечивает полную защиту 32-разрядных приложений и может автоматически восстанавливаться (если нужно, путем перезагрузки) в случае сбоя. Выполнение 16-разрядных Windows-приложений в раздельных виртуальных машинах имеет несколько важных преимуществ.

  • Взаимодействие приложений: Если 16-разрядные Windows-приложения следуют спецификациям OLE и DDE, они могут взаимодействовать с другими программами, работающими в отдельных адресных пространствах.
  • Вытесняющая многозадачность: Если несколько 16-разрядных Windows-приложений выполняются в одном адресном пространстве, одно из них (например, в случае ошибки) может блокировать работу других. При выполнении программ в собственных адресных пространствах все они останутся работоспособными, даже если одно из них потерпит крах.
  • Многопроцессорность:

    Если все Win16-приложения работают в одном адресном пространстве, в каждый момент времени выполняется только одно из них, поэтому даже в многопроцессорной системе 16-разрядные Windows-приложения не используют дополнительные процессоры. Однако если приложения работают в отдельных адресных пространствах (как в Windows NT), для их выполнения будут задействованы все процессоры системы.

 
* «Оранжевая книга» (стандарт Министерства обороны США "Trusted Computer System Evaluation Criteria. DoD 5200.28-STD") определяет класс защиты С-2 как «системы с контролируемым доступом». На соответствие требованиям стандарта сертифицирована только базовая часть операционной системы Windows NT, без сетевых сервисов. Требования по защите компьютерных систем, принятые в России, отражены в соответствующем национальном стандарте — ГОСТ Р 50739-95, «Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Общие технические требования». — Прим. ред.

Резюме

В настоящее время обычно используются три операционные системы семейства Windows. К 16-разрядным версиям относятся Windows 3.1 и Windows 3.11 (Windows for Workgroups). Windows 95 — 32-разрядная операционная система для настольных и портативных компьютеров. Windows NT Workstation и Windows NT Server — это 32-разрядные операционные системы для пользователей, заинтересованных в мощной многозадачной среде. Выбор конкретной Windows-платформы должен основываться на анализе спектра решаемых задач. Windows 95 и Windows NT, дополняя друг друга, удовлетворят запросы большинства пользователей.