Реферат: Windows

NT — OC нового поколения !

На данный момент мировая компьютерная индустрияразвивается очень стремительно.

Производительность систем возрастает, а следовательновозрастают возможности

обработки больших объёмов данных.

Операционные системы класса MS-DOSа уже не справляются стаким потоком данных и

не могут целиком использовать ресурсы современныхкомпьютеров. Поэтому в

последнее время происходит переход на более мощные инаиболее совершенные

операционные системы класса UNIX, примером которых иявляется Windows NT,

выпущенная корпорацией Microsoft.

Прежде чем начать говорить о Windows NT я хотел быпредложить статью из

еженедельника ComputerWeek Moscow от 1-7 февраля 1996,которая выражает мнение

производителей компьютерных систем по вопросу оперспективности Windows NT: “

Производители компьютеров возлагают большие надежды наNT.

Производители готовы обрушить на рынок лавину рабочихстанций и серверов с

предварительно установленными Windows NT и Gibraltar,новым серверным ПО для

Internet. Microsoft не публикует данные обинсталлированной базе NT, однако

утверждает, что более 40 компаний собираются использоватьNT Workstation в

качестве ОС более чем на 10. 000 ПК. К тому же, по даннымнескольких

консалтинговых фирм, в месяц продаётся более 30. 000копий ОС NT Server. Эти

цифры заставляют задуматься о том, как бы не опоздать.

“Спору нет, NT — это удача Microsoft “, — считает МарисаХейнс, начальник отдела

маркетинга продуктов MIPS — NT компании NEC Technologies.

Вот почему Compaq, Dell, Gateway 2000, NEC, NetFrame идругие производители

компьютеров представляют новые NT — системы.

11 декабря NEC перешла в наступление одновременно нарынке серверов и настольных

компьютеров, выпустив RISC server 2250 и RISC station2250. Стоимость систем —

от 5500 до 23500 US$, их конфигурация может включать всебя два микропроцессора

Mips R4400 с тактовой частотой 250 Мгц. RISC stationкомпании NEC имеет

встроенные средства обработки трёхмерных графическихприложений, написанных на

OpenGL, и предназначаются для применения в области САПР имультимедиа —

приложений. RISC server, определяемый каккоммуникационный сервер общего

назначения, поддерживают пакет Microsoft BackOffice.

В промышленных кругах говорят, что NEC готовит ещё рядсерверов с установленным

ПО Gibraltar, которые она собирается выпустить на рынок вначале этого года.

”Скоро мы подробнее узнаем об этих планах “, — уверенаХейнс.

Компания NetFrame последовала примеру NEC и забросилаNetWare.

Она только что приступила к выпуску Cluster Server 8500 — четырёхканального

многопроцессорного сервера с высокой отказоустойчивостью.Его минимальная цена —

31900 US$.

“Ходит много разговоров об отказоустойчивых NT — серверах, но сегодня только мы

поставляем такие системы “, — заявил Кевин Кин, начальникотдела маркетинга

продукции компании NetFrame.

По крайней мере один реселлер NetFrame — корпорацияLantec — с энтузиазмом

ожидает новые серверы. ” У нас много контрактов на NT, — говорит Джерри Бил,

ведущий инженер сервисной службы Lantec, — NetFrameпоможет нам частично

удовлетворить эти заказы “.

Тем временем Compaq, Dell и Getway готовят NT — серверына базе микропроцессоров

Pentium Pro компании Intel. Ожидается, что NT станетведущей ОС для Pentium Pro,

поскольку Windows 95 содержит 16- ти разрядный код иработает на Pentium Pro не

так быстро, как полностью 32-ух разрядная NT. В 1996 годуобъём продаж NT будет

нарастать, скорее всего, как снежный ком. “ Далее япостараюсь наиболее кратко

рассказать о внутреннем устройстве Windows NT и овзаимодействие её внутренних

модулей.

Когда пользователь впервые видит операционную системуMicrosoft Windows NT, ему

в глаза бросается отчётливое внешнее сходство сполюбившимся интерфейсом системы

Windows 3. x. Однако это видимое сходство является лишьнезначительной частью

Windows NT.

Windows NT является 32-ух разрядной операционной системойс приоритетной

многозадачностью. В качестве фундаментальных компонентовв состав операционной

системы входят средства обеспечения безопасности иразвитый сетевой сервис.

Windows NT также обеспечивает совместимость со многимидругими операционными и

файловыми системами, а также с сетями.

Windows NT способна функционировать как на компьютерах,оснащенных CISC —

процессорами со сложной системой команд ( complexinstruction set computing ),

так и на компьютерах с RISC — процессорами, имеющимисокращённый набор

инструкций ( reduced instruction setcomputing ). Операционная система Windows

NT также поддерживает высокопроизводительные системы смультипроцессорной

конфигурацией.

Знакомым в Windows NT является только внешний облик. Заграфическим

пользовательским интерфейсом скрываются мощныевозможности. Приводя обзорные

сведения по составляющим Windows NT компонентам япостараюсь более детально

рассмотреть некоторые из них.

Задачи, поставленные при создании Windows NT СистемаWindows NT не является

дальнейшим развитием ранее существовавших продуктов. Еёархитектура создавалась

с нуля с учётом предъявляемых к современной операционнойсистеме требований.

Особенности новой системы, разработанной на основе этихтребований, перечислены

ниже.

Стремясь обеспечить совместимость (compatible) новойоперационной сис темы,

разработчики Windows NT сохранили привычный интерфеисWindows и реализовали

поддержку существующих файловых систем (таких, как FAT )и различных приложений

(написанных для MS — Dos, OS/2 1. x, Windows 3. x и POSIX). Разработчики также

включили в состав Windows NT средства работы с различнымисетевыми средствами.

Достигнута переносимость (portability) системы, котораяможет теперь работать

как на CISC, так и на RISC — процессорах. К CISCотносятся Intel совместимые

процессоры 80386 и выше ;RISC представлены системами спроцессорами MIPS R4000,

Digital Alpha AXP и Pentium серии P54 и выше.

Масштабируемость (scalability) означает, что Windows NTне привязана к

однопроцессорной архитектуре компьютеров, а способнаполностью использовать

возможности, предоставляемые симметричнымимультипроцессорными системами. В

настоящее время Windows NT может функционировать накомпьютерах с числом

процессоров от 1 до 32. Кроме того, в случае усложнениястоящих перед

пользователями задач и расширения предъявляемых ккомпьютерной среде требований,

Windows NT позволяет легко добавлять более мощные ипроизводительные серверы и

рабочии станции к корпоративной сети. Дополнительныепреимущества даёт

использование единой среды разработки и для серверов, идля рабочих станций.

Windows NT имеет однородную систему безопасности(security), удовлетворяющую

спецификациям правительства США и соответствующуюстандарту безопастности В2. В

корпоративной среде критическим приложениямобеспечивается полностью

изолированное окружение.

Распределённая обработка ( distributed processing )означает, что Windows NT

имеет встроенные в систему сетевые возможности. WindowsNT также позволяет

обеспечить связь с различными типами хост — компьютеровблагодаря поддержке

разнообразных транспортных протоколов и использованиюсредств “клиент-сервер”

высокого уровня, включая именованные каналы, вызовыудалённых процедур (RPC —

remote procedure call ) и Windows — сокеты.

Надёжность и отказоустойчивость (reliability androbustness) обеспечивают

архитектурными особенностями, которые защищают прикладныепрограммы от

повреждения друг другом и операционной системой. WindowsNT использует

отказоустойчивую структурированную обработку особыхситуаций на всех

архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемуюфайловую систему NTFS

и обеспечивает защиту с помощью встроенной системыбезопасности и

усовершенствованных методов управления памятью.

Возможности локализации ( allocation) представляютсредства для работы во многих

странах мира на национальных языках, что достигаетсяприменением стандартаISO

Unicod ( разработан международной организацией постандартизации ).

Благодаря модульному построению системы обеспечиваетсярасширяемость

(insibility) Windows NT, что, как будет показано вследующем разде- ле,

позволяет гибко осуществлять добавление новых модулей наразличные уровни

операционной системы.

Архитектурные модули Windiws NT Как показано на следующемрисунке, Windows NT

представляет из семодульную (более совершенную, чеммонолитная )операционную

систему, которая состоит из отдельных взаимосвязанныхотносительно простых

модулей.

Основными модулями Windows NT являются (перечислены впорядке следования от

нижнего уровня архитектуры к верхнему ): уровеньаппаратных абстракций HAL

(Hardware Abstraction Layer ), ядро (Kernel ), исполняющая система (Executive),

защищенные подсистемы (protectedsubsystems) и подсистемы среды (environment

subsystems ).

Модульная структура Windows NT

 Краткое описание модульной структуры Windows NTпредставлено далее. Дальнейший

материал посвящён детальному рассмотрению каждого изкомпонентов Windows NT,

начиная с уровня аппаратных абстракций HAL, которыйрасполагается между

аппаратными средствами компьютера и остальной частьюоперационной системы.

Уровень аппаратных абстракций виртуализирует аппаратныеинтерфейсы, обеспечивая

тем самым независимость остальной части операционнойсистемы от конкретных

аппаратных особенностей. Подобный подход позволяетобеспечить легкую

переносимость Windows NT с одной аппаратной платформы надругую.

Ядро является основой модульного строения системы икоординирует выполнение

большинства базовых операций Windows NT. Этот компонентспециальным образом

оптимизирован по занимаемому объёму и эффективностифункционирования. Ядро

отвечает за планирование выполнения потоков,синхронизацию работы нескольких

процессоров, обработку аппаратных прерываний иисключительных ситуаций.

Исполняющая система включает в свой состав наборпрограммных конструкций

привилегированного режима ( kernel — mode ),представляющих базовый сервис

операционной системы подсистемам среды. Исполняющаясистема состоит из

нескольких компонентов; каждая из них предназначена дляподдержки определённого

системного сервиса. Так, один из компонентов — мониторбезопасности (Security

Reference Monitor) — функционирует совместно сзащищёнными подсистемами и

обеспечивает реализацию модели безопасности системы.

Подсистемы среды представляют собой защищённые серверыпользовательского режима

(user-mode), которые обеспечивают выполнение и поддержкуприложений,

разработанных для различного операционного окружения(различных операционных

систем ). Примером подсистем среды могут служитьподсистемы Win32 и OS/2.

Уровень аппаратных абстракций Уровень аппаратныхабстракций ( HAL ) представляет

собой создаваемый производителями аппаратных средств слойпрограммного

обеспечения, который скрывает (или абстрагирует ),особенности и различия

аппаратуры от верхних уровней операционной системы. Такимобразом, благодаря

обеспечиваемому HALом фильтру, различные аппаратныесредства выглядят аналогично

с точки зрения операционной системы; снимаетсянеобходимость специальной

поднастройки операционной системы под используемоеоборудование.

При создании уровня аппаратных абстракций ставиласьзадача подготовки процедур,

которые позволяли бы единственному драйверу конкретногоустройства поддерживать

функционирование этого устройства для всех платформ. HALориентирован на большое

число разновидностей аппаратных платформ соднопроцессорной архитектурой; таким

образом для каждого из аппаратных вариантов не требуетсяотдельной версии

операционной системы.

Процедуры HAL называются как средствами операционнойсистемы (включая ядро), так

и драйверами устройств. При работе с драйверами устройствуровень аппаратных

абстракций обеспечивает поддержку различных технологийввода — вывода (вместо

традиционной ориентации на одну аппаратную реализацию илитребующей значительных

затрат адаптации под каждую новую аппаратную платформу ).

Уровень аппаратных абстракций позволяет также “скрывать”от остальных уровней

операционной системы особенности аппаратной реализациисимметричных

мультипроцессорных систем.

Ядро Ядро (Kernel) является “сердцем ” Windows NT иработает в тесном контакте с

уровнем аппаратных абстракций. Этот модуль, в первуюочередь, занимается

планированием действий компьютерного процессора. В случаеесли компьютер

содержит несколько процессоров, ядро синхронизирует ихработу с целью достижения

максимальной производительности системы.

Ядро осуществляет диспетчеризацию нитей управления(threads, иногда называются

подзадачами, ответвлениями или потоками ), которыеявляются основными объектами

в планируемой системе. Нити управления определяются вконтексте процесса

; процесс включает адресное пространство, набор доступныхпроцессу объектов и

совокупность выполняемых в контексте процесса нитейуправления. Объектами

являются управляемые операционной системой ресурсы.

Ядро производит диспетчеризацию нитей управления такимобразом, чтобы

максимально загрузить процессоры системы и обеспечитьпервоочередную обработку

нитей с более высоким приоритетом. ( Всего существует 32значения приоритета,

которые сгруппированы в два класса приоритетов:real-time и variable ).

Подобный подход позволяет достичь максимальнойэффективности операционной

системы.

Под компоненты исполняющей системы, такие как диспетчерввода вывода и диспетчер

процессов, используют ядро для синхронизации действий.Они также взаимодействуют

с ядром для более высоких уровней абстракции, называемыхобъектами ядра

; некоторые из этих объектов экспортируются внутрипользовательских вызовов

интерфейса прикладных программ (API).

Ядро управляет двумя типами объектов.

Объекты диспетчеризации (dispatcher objects) характеризуютсясигнальным

состоянием ( signaled или nonsignaled ) и управляютдиспетчеризацией и

синхронизацией системных операций. Эти объекты включаютсобытия, мутанты,

мутэксы, семафоры, нити управления и таймеры ( events,mutants, mutexes,

semaphores, threads, timers ).

Управляющие объекты ( control objects ) используются дляопераций управления

ядра, но не воздействуют на диспетчеризацию илисинхронизацию.

Управляющие объекты включают в себя асинхронные вызовыпроцедур, прерывания,

уведомления и состояния источника питания, процессы ипрофили (asynhcronous

procedure calls, interupts, powernotifies, power statuses, processes,

profiles).

Исполняющая система Windows NT Исполняющая система (Executive ), в состав

которой входит ядро и уровень аппаратных абстракций HAL,обеспечивает общий

сервис системы, который могут использовать все подсистемысреды. Каждая группа

сервиса находится под управлением одной из отдельныхсоставляющих исполняющей

системы: диспетчера объектов (Object Manager) диспетчеравиртуальной памяти

(Virtual Memory Manager); диспетчерапроцессов (Process Manager) средства вызова

локальных процедур (Local Procedure CallFacility); диспетчера ввода — вывода

(E/O Maneger); мониторы безопасности (Security Reference Monitor).

Монитор безопасности совместно с процессором входа всиситему ( Logon ) и

защищёнными подсистемами реализует модель безопасностиWindows NT.

Верхний уровень исполняющей системы называется системнымсервисом (System

Services ). Показанный на следующем рисунке системныйсервис представляет собой

интерфейс между подсистемами среды пользовательскогорежима и привилегированным

режимом.

Диспетчер кэша Архитектура ввода — вывода содержитединственный диспетчер кэша

(Cache Manager), который осуществляет кэширование длявсей системы ввода —

вывода. Кэширование (Caching) — метод, используемыйфайловой системой для

увеличенияэффективности. Вместо непосредственной записи исчитывания с диска,

часто используемые файлы временно сохраняются в кэш — памяти; таким образом,

работа с этими файлами выполняется в памяти. Операции сданными, находящимися в

памяти, производятся значительно быстрее операций сданными на диске.

Диспетчер кэша использует модель отображения файла,которая интегрированна с

диспетчером виртуальной памяти Windows NT. Диспетчер кэшаобеспечивает службу

кэширования для всех файловых систем и сетевыхкомпонентов, функционирующих под

управлением диспетчера ввода — вывода. В зависимости отобъёма доступной

оперативной памяти диспетчер кэша может динамическиувеличивать или уменьшать

размер кэша. Когда процесс открывает файл, который уженаходился в кэше,

диспетчер кэша просто копирует данные из кэша ввиртуальное адресное

пространство.

Диспетчер кэша поддерживает службы типа ленивой записи (lazy write) и ленивой

фиксации (lazy commit), которые могут значительноувеличить эффективность

файловой системы. В процессе ленивой записи изменениярегистрируются в кэше

файловой структуры, обеспечивающем более быстрый доступ.Позднее, когда загрузка

центрального процессора снижена, диспетчер кэша заноситизменения на диск.

Ленивая фиксация подобна ленивой записи. Вместонемедленной маркировки

транзакции как успешно завершившейся, переданнаяинформация кэшируется и позднее

в фоновом режиме записывается в журнал файловой системы.

Драйверы файловой системы В архитектуре ввода — выводаWindows NT управление

драйверами файловой системы осуществляет диспетчер ввода- вывода. Windows NT

допускает использование множества файловых систем,включая существующие файловые

системы типа FAT. Для обеспечения совместимости снизувверх с операционными

системами MS-Dos, Windows 3. x и OS/2, Windows NTподдерживает файловые системы

FAT и HPFS. Кроме того, Windows NT также поддерживаетNTFS — новую файловую

систему, разработанную специально для использования сWindows NT. NTFS

обеспечивает множество возможностей, включая средствавосстановления файловой

системы, поддержку Unicode, длинных имён файлов иподдержку для POSIX.

Архитектура ввода — вывода Windows NT не толькоподдерживает традиционные

файловые системы, но и обеспечивает функционированиесетевого редактора и

сервера в качестве драйверов файловой системы. С точкизрения диспетчера ввода —

вывода, нет никакой разницы между работой с файлом,сохранённым на удалённом

компьютере сети, и работой с файлом на локальном жёсткомдиске. Редиректоры и

серверы могут быть загружены и выгружены динамически, также как и любые другие

драйверы; на одном компьютере может одновременнонаходиться большое число

редиректоров и серверов.

Сетевые драйверы Следующим типом драйверов,присутствующих в качестве компонента

в архитектуре ввода — вывода, являются сетевые драйверы.Windows NT включает

интегрированные возможности работы с сетями и поддержкудля распределённых

приложений. Как показано на следующем рисунке работа с се-9тями обеспечивается

рядом сетевых драйверов.

Редиректоры и серверы функционируют как драйверы файловойсистемы и выполняются

на уровне интерфейса поставщика или ниже, где находятсяNetBIOS и Windows —

сокет.

Драйверы транспортного протокола общаются с редиректорамии серверами через

уровень, называемый интерфейсом транспортного драйвера(TDI — Transport Driver

Interface). Windows NT включает следующие транспортныесредства: Протокол

управления передачей / межсетевой протокол TCP/IP,который обеспечивает

возможность работы с широким диапазоном существующихсетей.

NBF, потомок расширенного интерфейса пользователя NetBIOS(NetBEUI ), который

обеспечивает совместимость с существующими локальными вы-числительными сетями

на базе LAN Manager, LAN Server и MS-Net.

Управление передачей данных (DLC — Data Link Control),которое обеспечи-вает

интерфейс для доступа к мэйнфрэймам и подключённым к сетиприн-терам.

NWLink, реализация IPX/SPX, обеспечивающаясвязь с NowellNetWare.

В нижней части сетевой архитектуры находится драйверплаты сетевого адаптера.

Windows NT в настоящее время поддерживает драйверыустройств, выполненные в

соответствии со спецификацией NDIS(Network Device Inerface Specification )

версии 3. 0. NDIS предоставляет гибкую среду обменаданными между транспортными

протоколами и сетевыми адаптерами. NDIS 3. 0 позволяетотдельному компьютеру

иметь несколько установленных в нём плат сетевогоадаптера. В свою очередь,

каждая плата сетевого адаптера может поддерживатьнесколько транспортных

протоколов для доступа к различным типам сетевых станций.

Модель безопасности Windows NT Модель безопасностиWindows NT представлена

монитором безопасности (Security Reference Monitor), атакже двумя другими

компонентами: процессором входа в систему (LogonProcess) и безопасными

защищёнными подсистемами.

В многозадачной операционной системе, каковой являетсяWindows NT приложения

совместно используют ряд ресурсов системы, включая памятькомпьютера, устройства

ввода — вывода, файлы и процессор(ы) системы. Windows NTвключает набор

компонентов безопасности, которые гарантируют, чтоприложения не смогут

обратиться к этим ресурсам без соответствующегоразрешения.

Монитор безопасности отвечает за проведение в жизньполитики проверки

правильности доступа и контроля, определённой локальнойподсистемой

безопасности. Монитор безопасности обеспечивает услуги поподтверждению доступа

к объектам, проверке привилегий пользователя и генерациисообщений как для

привилегированного режима, так и для режима пользователя.Монитор безопасности,

подобно другим частям операционной системы, выполняется впривилегированном

режиме.

Процесс входа в систему в Windows NT предусматриваетобязательный вход в систему

безопасности для идентификации пользователя. Каждыйпользователь должен иметь

бюджет и должен использовать пароль для обращения к этомубюджету.

Прежде чем пользователь сможет обратиться к любомуресурсу компьютера с Windows

NT, он должен войти в систему через процесс входа всистему для того, чтобы

подсистема безопасности могла распознать имя пользователяи пароль. Только после

успешного установления подлинности монитор безопасностивыполняет процедуру

проверки правильности доступа для определения правапользователя на обращение к

этому объекту.

Защищённость ресурсов — одна из особенностей,предоставляемая моделью

безопасности. Задачи не могут обращаться к чужим ресурсам(типа памяти) иначе,

чем через применение специальных механизмов совместногоиспользования.

Windows NT также предоставляет средства контроля, которыепозволяют

администратору фиксировать действия пользователей.

Итоги Подводя итоги всему вышеописанному хочу сказать,что это только маленькая

часть всех возможностей, которые заложены в Windows NT.Хочу кратко перечислить

достоинства Windows NT: Это современная ОС, отвечающаятребованиям современной

аппаратуры! Это прекрасно совместимая с другими ОС! Этомногозадачная

(мультизадачная) ОС! Это хорошо защищённая ОС! И этоудобная и надёжная ОС !

еще рефераты
Еще работы по информатике