Характеристика Windows NT

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(ВлГУ)
ОТЧЕТ ПО ПЕРЕАТТЕСТАЦИИ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»
на тему «Характеристика Windows NT»







Выполнила:
ст. гр. АИСу-117
Козлова Ю.С.
Приняла:
ст. преподаватель каф. ФиПМ
Павлова О.Н.


Владимир, 2018
Содержание

ВВЕДЕНИЕ 04 
1. ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО WINDOWS NT05-7
2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ WINDOWS NT 07-8
2.1 МОДЕЛЬ МОДИФИЦИРОВАННОГО МИКРОЯДРА 07-8
2.2 ЭМУЛЯЦИЯ НЕСКОЛЬКИХ ОС 08-9
2.3 НЕЗАВИСИМОСТЬ ОТ АРХИТЕКТУРЫ ПРОЦЕССОРА 09
2.4 ОБЪЕКТНАЯ МОДЕЛЬ09-10
2.5 МНОГОПОТОЧНОСТЬ010-11
2.6 ВЫТЕСНЯЮЩАЯ МНОГОЗАДАЧНОСТЬ011
2.7 ВИРТУАЛЬНАЯ ПАМЯТЬ С ПОДКАЧКОЙ СТРАНИЦ ПО ТРЕБОВАНИЮ011-12
2.8 МУЛЬТИПРОЦЕССОРНАЯ ОБРАБОТКА012-13
2.9 ИНТЕГРИРОВАННАЯ ПОДДЕРЖКА СЕТИ013
ЗАКЛЮЧЕНИЕ014
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ015
     
     
     
     
     
     
     



     


     ВВЕДЕНИЕ
     
     С недавнего времени происходит переход на более мощные и наиболее совершенные операционные системы класса UNIX, примером которых и является Windows NT, созданная корпорацией Microsoft.
     Windows NT, первая полностью 32-разрядная операционная система  этого семейства, появилась вскоре после выпуска Windows 95 и  ознаменовала собой в  начале завоевания компанией Microsoft  части рынка серверных операционных систем. Наиболее популярной
  была версия 4.0, выпущенная в редакциях Server и Workstation и с 
имеющейся в наличие версии не только для Intel совместимых  компьютеров, но и для RISC-систем.
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     






1. ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО WINDOWS NT
     
     Когда пользователь в первый раз видит операционную систему  Microsoft Windows NT, он видит отчётливое внешнее сходство с полюбившимся интерфейсом системы Windows 3. Впрочем это сходство является лишь незначительной частью Windows NT.
     Windows NT является 32х разрядной операционной системой с  приоритетной многозадачностью. В качестве фундаментальных компонентов в состав операционной системы входят средства обеспечения безопасности и развитый сетевой сервис. Windows NT обеспечивает совместимость со многими другими операционными и файловыми системами, а также с  сетями.
     Windows NT способна функционировать как на компьютерах, снабженный CISC процессорами со сложной системой команд так и на компьютерах с RISC-процессорами, имеющими сокращённый набор  инструкций. Windows NT также поддерживает высокопроизводительные системы с мультипроцессорной конфигурацией.
     Стремясь обеспечить совместимость новой операционной системы,  разработчики Windows NT сохранили знакомый интерфейс Windows 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 включили в состав Windows NT средства  работы с различными сетевыми средствами.
     Достигнута переносимость системы, которая может теперь работать как на CISC, так и на RISC - процессорах. К CISC относятся Intel совместимые процессоры 80386 и  выше; RISC представлены системами с процессорами MIPS R4000, Digital Alpha AXP и Pentium серии P54 и выше.
     Масштабируемость значит, что Windows NT не привязана к однопроцессорной архитектуре компьютеров, а способна целиком использовать возможности, предоставляемые симметричными мультипроцессорными системами. В настоящее время Windows NT может функционировать на компьютерах с числом процессоров от 1 до 32. Притом, в случае усложнения стоящих перед пользователями задач и расширения, предъявляемых к компьютерной среде требований, Windows NT позволяет легко добавлять более мощные и производительные серверы и рабочей станции к корпоративной сети. Дополнительные преимущества даёт воспользоваться единой средой разработки и для серверов, и для рабочих станций.
     Windows NT имеет однородную систему безопасности, удовлетворяющую спецификациям правительства США и соответствующую стандарту безопасности. В». В корпоративной среде критическим приложениям обеспечивается полностью изолированное окружение.
     Распределённая обработка означает, что Windows NT имеет встроенные в систему сетевые возможности. Windows NT позволяет гаранировать связь с разными типами хост - компьютеров благодаря поддержке разнообразных транспортных протоколов и использованию средств “клиент-сервер” высокого уровня, включая именованные каналы, вызовы удалённых процедур и Windows - сокеты.
     Надёжность и отказоустойчивость обеспечивают архитектурными особенностями, которые защищают прикладные программы от повреждения друг другом и операционной системой. Windows NT использует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций на всех архитектурных уровнях, которая включает восстанавливаемую файловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной системы безопасности.
     Расширяемость обеспечивается благодаря модульному построению системы Windows NT.
2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ WINDOWS NT

2.1 Модель модифицированного микроядра

     На NT иногда ссылаются как на операционную систему на основе микроядра. Идея, лежащая в основе концепции микроядра, состоит в том, что все компоненты ОС за исключением микроядра исполняются как процессы пользовательского режима. 
Архитектура микроядра обеспечивает в системе возможность конфигурации и устойчивость к ошибкам. Поскольку подсистемы ОС типа диспетчера виртуальной памяти исполняются как отдельные программы в архитектуре микроядра, их можно заменить. Если в диспетчере виртуальной памяти происходит ошибка, то, благодаря устойчивости к ошибкам в дизайне микроядра, операционная система может перезапустить его с меньшим воздействием на остальную систему.
     Подсистемы окружения предоставляют прикладным программам интерфейс программирования, специфичный для многих ОС.
Важные подсистемы исполняют неотъемлемые функции ОС. Среди таких подсистем - подсистема безопасности, служба рабочей станции и служба сервера.
При выполнении задач, которые не могут быть выполнены в пользовательском режиме, все подсистемы ОС NT полагаются на системные сервисы, экспортируемые режимом ядра. 
     Программа использует интерфейс программирования, предоставляемый одной подсистемой окружения, либо использует напрямую собственный интерфейс программирования.
В режиме ядра работает исполнительная система NT. Она, является законченной ОС со своим интерфейсом программирования, как для пользовательского режима, так и для режима ядра.
2.2 Эмуляция нескольких ос
     
     Подсистемы операционной системы NT выполнены как системы типа клиент/сервер. Как часть процесса компиляции, прикладные программы соединяются на этапе компоновки к API операционной системы, который экспортируют подсистемы окружения ОС NT. Соединение на этапе компоновки подключает прикладную программу к клиентским DLLs подсистем окружения, которые осуществляют экспорт API.
     Клиентские DLL реализовывают задачи от имени их серверов, но они выполняются, как часть клиентского процесса. Как показано рис. 2.1, в некоторых случаях пользовательская DLL может полностью реализовывать API без обращения к помощи сервера; в других случаях сервер должен помочь. Когда пользовательская DLL требует помощи от сервера, DLL посылает сообщение на сервер. Когда сервер заканчивает указанный запрос и возвращает ответ, DLL может завершить функцию и вернуть управление клиенту. И пользовательская DLL и сервер могут использовать «родной» API, когда это нужно. API подсистем окружения дополняют «родной» API специфическими функциональными возможностями или семантикой.
     
     
     
     Рис 2.1
2.3 Независимость от архитектуры процессора

     
Правильно написанный драйвер переносим между всеми поддерживаемыми NT платформами на уровне исходных текстов.
     Микроядро OS Windows NT обеспечивает единый интерфейс для использования ресурсов, общих для определенной аппаратной платформы, на которой может работать OS. Например, микроядро обеспечивает интерфейсы к обработке и управлению прерываниями, сохранению и восстановлению контекста потоков и мультипроцессорной синхронизации.
     HAL обеспечивает поддержку и отвечает за предоставление стандартного интерфейса к ресурсам процессора, которые могут меняться в зависимости от модели внутри одного семейства процессоров. Возможность замены слоя HAL обеспечивает всем вышележащим слоям операционной системы независимость от аппаратной архитектуры.


2.4 Объектная модель


     В исполнительной системе объект - это отдельный образец статически определенного типа объектов, существующий во время выполнения. Тип объектов, включает определенный системой тип данных, объектные сервисы, работающие с образцами этого типа, и набор атрибутов объекта.
     Атрибут объекта - это поле данных внутри объекта, частично определяющее его состояние. Объектные сервисы - способы манипулирования объектами - обычно считывают или изменяют атрибуты объектов.
     Windows NT использует объекты для унификации представления и управления системными ресурсами. Каждый системный ресурс, который могут совместно использовать несколько процессов, такой, как файл, память или физическое устройство, реализован как объект и обрабатывается объектными сервисами. Доступ ОС к ресурсам и работа с ними унифицированы. Создание, удаление и ссылка на объект осуществляется с использованием описателей объектов. Контроль использования ресурсов сводится к отслеживанию создания и использования объектов. Для всех объектов контроль доступа к ним осуществляется одинаково с помощью подсистемы защиты. ОС может отслеживать количество описателей, открытых для данного объекта, чтобы определить, действительно ли они все еще используется, и может удалить объекты, которые более не используются.

2.5 Многопоточность
     
     Каждая исполняющаяся в NT программа представляется как процесс.
ОС предоставляет каждому процессу адресное пространство, выделенное для программы, и обеспечивает, что программа каждого процесса будет направляться на выполнение в определенном порядке и в нужное время. Чтобы процесс мог работать, он должен включать, один поток исполнения.
     Поток - это сущность внутри процесса, которую ядро направляет на исполнение. Поток состоит из указателя текущей команды, пользовательского стека, стека ядра и набора значений регистров. Все потоки процесса имеют одинаковый доступ к его адресному пространству, описателям объектов и другим ресурсам. 
     Начальный поток возникает при создании процесса, и затем он может создать дополнительные потоки.
Каждый поток имеет свой собственный приоритет, в соответствии с которым, ОС будет принимать решение о его запуске. 
     
2.6 Вытесняющая многозадачность

     NT допускает нескольким единицам исполнения - потокам - выполняться одновременно, быстро переключаясь между ними. Такое поведение называется многозадачностью.
Каждому потоку на исполнение выделяется квант времени процессора. После этого операционная система принудительно отдаст время процессора другому потоку. Это поведение называется вытесняющей многозадачностью (в отличие от невытесняющей многозадачности, когда поток сам должен освободить процессор).
В конце кванта времени некоторого потока на основе механизма планирования осуществляется выбор следующего потока для исполнения, а на основе механизма диспетчеризации происходит переключение на этот поток.
Каждый поток имеет приоритет планирования, что подчеркивает его важность при выборе для исполнения очередного потока.
     
2.7 Виртуальная память с подкачкой страниц по требованию


     Виртуальное адресное пространство процесса - это набор адресов, которые могут использовать потоки процесса, оно равно 232 байт, два из которых предназначены для использования программой, а другие предназначены для ОС.
Во время выполнения потока диспетчер памяти с помощью аппаратных средств отображает виртуальные адреса в физические, по которым данные хранятся. Посредством контроля над процессом отображения ОС может обеспечить, что процессы не будут пересекаться друг с другом и не повредят ОС.
     Когда физической памяти не хватает, диспетчер памяти выгружает часть содержимого памяти на диск. При обращении потока по виртуальному адресу, соответствующему переписанным на диск данным, диспетчер памяти снова загружает эти данные с диска в память.
В Windows NT код ОС располагается в верхней части виртуального адресного пространства, а пользовательский код и данные - в нижней. Можно выгружать всю пользовательскую память. Код пользовательского режима не может производить запись и чтение системной памяти.
Часть системной памяти, называемая невыгружаемым пулом, никогда не выгружается на диск и используется для хранения объектов и других структур данных. 

2.8 МУЛЬТИПРОЦЕССОРНАЯ ОБРАБОТКА
     
     Мультипроцессорная обработка- способ организации вычислительного процесса в система с несколькими процессорами, при котором несколько задач могут одновременно работать на разных процессорах системы.
     NT поддерживает только архитектуру с симметричной мультипроцессорной обработкой - SMP.
Системы с симметричной мультипроцессорной обработкой позволяют коду ОС выполняться на любом свободном процессоре или на всех процессорах одновременно, каждому из процессоров доступна вся память. Чтобы гарантировать правильную работу системы, код таких ОС должен соблюдать строгие правила. Windows NT обладает свойствами, которые принципиально важны для мультипроцессорной ОС:
     Ядро, которое выполняет планировку потоков и обработку прерываний, весь код ОС может быть вытолкнут потоком с более высоким приоритетом.
     В одном процессе может быть несколько потоков управления. Потоки предоставляют возможность процессу выполнять разные части его программы на нескольких процессорах одновременно.
     Серверные процессы могут иметь несколько потоков для одновременной обработки запросов от нескольких клиентов.
     Так же есть механизмы совместного использования объектов потоками разных процессов, и гибкие возможности коммуникации между потоками разных процессов, включая совместно используемую память и оптимизированное средство передачи сообщений.

2.9 ИНТЕГРИРОВАННАЯ ПОДДЕРЖКА СЕТИ

     Windows NT разработана со встроенной сетевой поддержкой и включает в себя широкую поддержку сети, интегрированную с системой ввода/вывода и интерфейсом Win32 API.
     Четыре основные типы сетевого программного обеспечения: сетевые сервисы, сетевые API, протоколы и драйверы сетевых карт, располагающиеся друг под другом, формируя сетевой стек.
     Windows NT предоставляет  определенные интерфейсы для каждого слоя в стеке, чтобы в дополнение к поставляющемуся с Windows NT множеству различных сетевых интерфейсов API, протоколов и драйверов сетевых карт, пользователи могут расширять сетевые возможности ОС путем разработки собственного программного обеспечения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
     
     
     В отличие от большинства других операционных систем, Windows NT изначально разрабатывался с учетом возможности работы в сети. В результате этого функции совместного использования файлов, устройств и объектов встроены в интерфейс с пользователем. Администраторы могут централизованно управлять и контролировать работу сетей в масштабах крупных предприятий. Особенно важно отметить возможность распространения работы приложений типа клиент-сервер на многокомпьютерные системы.
     	
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
     
     
1) Ольга Кокорева, Дмитрий Лебедев. Ресурсы Microsoft Windows NT Server 4.0. Руководство для профессионалов. ISBN 5-7791-0049-7. М: БХВ-Петербург, Mictosoft Press, 2010.-880 с.
2) http://www.pc-msk.ru/windows/windowsNT
3) http://www.tadviser.ru/index.php/Продукт::Windows_NT.
4) http://www.windowsdatarecoverysoftware.com/winnt/
     



     
     



15


.......................