Реферат на тему:
Windows NT - OC нового покоління!
-1 -
На даний момент світова комп'ютерна індустрія розвивається дужестрімко. Продуктивність систем зростає, а слідчий -але зростають можливості обробки великих обсягів даних.
Операційні системи класу MS-DOSа вже не справляються з такимпотоком даних і не можуть цілком використовувати ресурси сучасних ком -пьютеров. Тому останнім часом відбувається перехід на більш потужніі найбільш досконалі операційні системи класу UNIX, прикладом ко -торих і є Windows NT, випущена корпорацією Microsoft.
Перш ніж почати говорити про Windows NT я хотів би запропонуватистаттю з тижневика ComputerWeek Moscow від 1-7 лютого 1996, кото -раю висловлює думку виробників комп'ютерних систем з питання проперспективності Windows NT:
"Виробники комп'ютерів покладають
великі надії на NT.
Виробники готові кинути на ринок лавину робочих станцій ісерверів з попередньо встановленими Windows NT і Gibraltar, новимсерверним ПЗ для Internet. Microsoft не публікує дані про інстальований -ної базі NT, однак стверджує, що більше 40 компаній збираються викорис -заклику NT Workstation в якості ОС більш ніж на 10.000 ПК. До того ж, за
даними кількох консалтингових фірм, на місяць продається понад 30.000копій ОС NT Server. Ці цифри змушують замислитися про те, як би неспізнитися.
"Ніхто не заперечує, NT - це удача Microsoft", - вважає Маріса Хейнс
, на -чалнік відділу маркетингу продуктів MIPS - NT компанії NEC Technologies.
Ось чому Compaq, Dell, Gateway 2000, NEC, NetFrame та інші виробляй -ки комп'ютерів представляють нові NT - системи.
11 грудня NEC перейшла в наступ одночасно на ринку сер -Верів і настільних комп'ютерів, випустивши RISC server 2250 і RISC station
2250. Вартість систем - від 5500 до 23500 US $, їх конфігурація можевключати в себе два мікропроцесора Mips R4400 з тактовою частотою 250
Мгц. RISC station компанії NEC має вбудовані засоби обробки трьох -мірних графічних додатків, написаних на OpenGL, і призначаютьсядля застосування в області САПР і мультимедіа - додатків. RISC server,який визначається як комунікаційний сервер загального призначення, підтримай -вають пакет Microsoft BackOffice.
У промислових колах говорять, що NEC готує ще ряд серверівдо встановленого ПО Gibraltar, які вона збирається випустити на ринок упочатку цього року. "Скоро ми дізнаємося детальніше про ці плани", - впевнена
Хейнс.
Компанія NetFrame послідувала прикладу NEC і закинула NetWare.
Вона щойно розпочала випуск Cluster Server 8500 - чотирьохканальногобагатопроцесорного сервера з високою вимогливого. Його мінімальна -ва ціна - 31900 US $.
-2 -
"Ходить багато розмов про відмовостійких NT - серверах, але се -придатні тільки ми постачаємо такі системи ", - заявив Кевін Кін,начальниквідділу маркетингу продукції компанії NetFrame.
Принаймні один реселлер NetFrame - корпорація Lantec - з ен -тузіазмом очікує нові сервери. "У нас багато контрактів на NT, - гово-
рит Джеррі Біл, провідний інженер сервісної служби Lantec, - NetFrame по -може нам частково задовольнити ці замовлення ".
Тим часом Compaq, Dell і Getway готують NT - сервери на базімікропроцесорів Pentium Pro компанії Intel. Очікується, що NT стане ве -дущей ОС для Pentium Pro, оскільки Windows 95 містить 16 - ти розряднийкод і працює на Pentium Pro не так швидко, як повністю 32-х розрядна
NT. У 1996 році обсяг продажів NT буде наростати, швидше за все, як сніговаком. "
Далі я постараюся найбільш коротко розповісти про внутрішнє уст -ройстве Windows NT і про взаємодію її внутрішніх модулів.
Коли користувач вперше бачить операційну систему Microsoft
Windows NT, йому в очі впадає виразне зовнішню схожість з полюбив -шімся інтерфейсом системи Windows 3.x. Однак це видиме схожість є при -ляется лише незначною частиною Windows NT.
Windows NT є 32-ух розрядної операційною системою з при -орітетной багатозадачністю. В якості фундаментальних компонентів ускладу операційної системи входять засоби забезпечення безпеки ірозвинений мережевий сервіс. Windows NT також забезпечує сумісність зібагатьма іншими операційними та файловими системами, а також з мережами.
Windows NT здатна функціонувати як на комп'ютерах, оснащених
CISC - процесорами зі складною системою команд (complex instructionsetcomputing), так і на комп'ютерах з RISC - процесорами, що мають скор -щенний набір інструкцій (reduced instruction set computing).
Операційнасистема Windows NT також підтримує високопродуктивні системи змультипроцесорної конфігурацією.
Знайомим в Windows NT є тільки зовнішній вигляд. За графічною -ким для користувача інтерфейсом ховаються потужні можливості. При -водячи оглядові відомості по складових Windows NT компонентів я поста -раюсь більш детально розглянути деякі з них.
Завдання, поставлені під час створення Windows NT
Система Windows NT не є подальшим розвитком раніше сущес -твовавшіх продуктів. Її архітектура створювалася з нуля з урахуванням пред'яв -ляемих до сучасної операційній системі вимог. Особливості но -вої системи, розробленої на основі цих вимог, перераховані нижче.
. Прагнучи забезпечити сумісність (compatible) нової операційної сис-теми, розробники Windows NT зберегли звичний інтерфеіс Windows і реалізували підтримку існуючих файлових систем (таких, як FAT
) І різних додатків (написаних для MS - Dos, OS/2 1.x, Windows
3.x і
POSIX). Розробники також включили до складу Windows NT коштиробо-
-3 - ти з різними мережевими засобами.
. Досягнуто переносимість (portability) системи, що може тепер ра-
ботати як на CISC, так і на RISC - процесорах. До CISC відносяться
Intel - сумісні процесори 80386 і вище; RISC представлені системами з процесорами MIPS R4000, Digital Alpha AXP і Pentium серії P54 івище.
. Масштабованість (scalability) означає, що Windows NT не прив'язана до однопроцесорній архітектурі комп'ютерів, а здатна повністю испо-льзовать можливості, що надаються симетричними мультіпроцес-бур'янистими системами. В даний час Windows NT може функционир-вати на комп'ютерах з кількістю процесорів від 1 до 32. Крім того, вслу-чай ускладнення що стоять перед користувачами завдань і розширення пред-є до комп'ютерної середовищі вимог, Windows NT дозволяєлегко додавати більш потужні і продуктивні сервери і робочі станції
до корпоративної мережі. Додаткові переваги дає використання єдиного середовища розробки і для серверів, і для робочих станцій.
. Windows NT має однорідну систему безпеки (security), задовольнив ряющую специфікаціям уряду США і відповідну стандарту безпеки В2. У корпоративному середовищі критичним додаткам забезпечувати повністю ізольоване оточення.
. Розподілена обробка (distributed processing) означає, що
Windows
NT має вбудовані в систему мережні можливості. Windows NT також дозволяє забезпечити зв'язок з різними типами хост - комп'ютерівбла-цію підтримки різноманітних транспортних протоколів і використан-нію коштів "клієнт-сервер" високого рівня, включаючи іменовані кана-
ли, виклики віддалених процедур (RPC - remote procedure call) і
Windows - сокети.
. Надійність і відмовостійкість (reliability and robustness) забезпечують-архітектурними особливостями, які захищають прикладні програм-ми від пошкодження один одним і операційною системою. Windows NT що використовують відмовостійку структуровану обробку особливих ситуацій на всіх архітектурних рівнях, яка включає відновлювануфай-ловую систему NTFS і забезпечує захист за допомогою вбудованої систе-ми безпеки і вдосконалених методів управління пам'яттю.
. Можливості локалізації (allocation) представляють засоби для роботи в багатьох країнах світу на національних мовах, що досягається застосований-ням стандарту ISO Unicod (розроблений міжнародною організацієюзі стандартизації).
. Завдяки модульній побудові системи забезпечується розширює-тість (insibility) Windows NT, що, як буде показано в наступномуподілу-ле, дозволяє гнучко здійснювати додавання нових модулів нарізні рівні операційної системи.
Архітектурні модулі Windiws NT
Як показано на наступному малюнку, Windows NT представляє ізсе -модульну (більш досконалу, ніж монолітна) операційну систему, ко -торая складається з окремих взаємопов'язаних відносно простих модулів.
Основними модулями Windows NT є (перелічені в порядку слідові -ня від нижнього рівня архітектури до верхнього): рівень апаратнихабст -ракцій HAL (Hardware Abstraction Layer), ядро (Kernel), що виконуєсисте-
-4 --ма (Executive), захищені підсистеми (protected subsystems) і підсистемисередовища (environment subsystems).
Модульна структура Windows NT
Короткий опис модульної структури Windows NT представлено да -далі. Подальший матеріал присвячений детального розгляду кожного зкомпонентів Windows NT, починаючи з рівня апаратних абстракцій HAL, кото -рий розташований між апаратними засобами комп'ютера і рештічастиною операційної системи.
. Рівень апаратних абстракцій віртуалізується апаратні інтерфейси, забезпечуючи тим самим незалежність іншої частини операційної сис-теми від конкретних апаратних особливостей. Подібний підхід дозволяє забезпечити легку переносимість Windows NT з однієї апаратноїплат-форми на іншу.
. Ядро є основою модульної будови системи і координує ви-
-5 - полнению більшості базових операцій Windows NT. Цейкомпонент спеціальним чином оптимізовано за займаним обсягом і ефектив-ності функціонування. Ядро відповідає за плануваннявиконання потоків, синхронізацію роботи кількох процесорів, обробкуаппа-ратних переривань і виняткових ситуацій.
. Виконуюча система включає до свого складу набір програмних конст-
рукцій привілейованого режиму (kernel - mode), що представляютьба-зовий сервіс операційної системи підсистем середовища. Виконуюча система складається з кількох компонентів, кожна з нихпризначена для підтримки певного системного сервісу. Так, один зкомпо-нентов - монітор безпеки (Security Reference Monitor) --функ-і спільно із захищеними підсистемами і забезпечує реалізацію моделі безпеки системи.
. Підсистеми середовища являють собою захищені сервери корис-нізації режиму (user-mode), які забезпечують виконання та підтримки програм, розроблених для різного операційного оточення ня (різних операційних систем). Прикладом підсистем середовищаможуть служити підсистеми Win32, OS/2.
Рівень апаратних абстракцій
Рівень апаратних абстракцій (HAL) являє собоюстворював -мый виробниками апаратних засобів шар програмного забезпечення,який приховує (або абстрагує), особливості й розходження апаратури відверхніх рівнів операційної системи. Таким чином, завдяки забезпечують -ваемому HALом фільтру, різні апаратні засоби виглядають аналогічні -але з точки зору операційної системи; знімається необхідність специ --альний поднастройкі операційної системи під використовуване устаткува --ние.
При створенні рівня апаратних абстракцій ставилося завданняпідго -товки процедур, які дозволяли б єдиному драйверу конкретногопристрою підтримувати функціонування цього пристрою для всіхплатформ. HAL орієнтований на велику кількість різновидів апаратнихплатформ з однопроцесорній архітектурою; таким чином для кожного запаратних варіантів не потрібно окремої версії операційної сис -теми.
Процедури HAL називаються як засобами операційноїсистеми
(включаючи ядро), так і драйверами пристроїв. При роботі з драйверами уст-
ройств рівень апаратних абстракцій забезпечує підтримку різнихтехнологій введення - виведення (замість традиційної орієнтації на одну апарат -ратну реалізацію або що потребує значних витрат адаптації під каж -дую нову апаратну платформу).
Рівень апаратних абстракцій дозволяє також "приховувати" відЗалишився -них рівнів операційної системи особливості апаратної реалізаціїсиметричних мультипроцесорних систем.
Ядро
-6 -
Ядро (Kernel) є "серцем" Windows NT і працює втісномуконтакті з рівнем апаратних абстракцій. Цей модуль, в першу чергу,займається плануванням дій комп'ютерного процесора. У разіякщо комп'ютер містить кілька процесорів, ядро синхронізує їхроботу з метою досягнення максимальної продуктивності системи.
Ядро здійснює диспетчеризацію ниток управління (threads
, іног -так називаються підзадачами, відгалуженнями або потоками), які являють -ся основними об'єктами в планованої системі. Нитки управління визначаються -ються у контексті процесу; процес включає адресний простір, набір
доступних процесу об'єктів і сукупність виконуваних у контексті про -процесу ниток управління. Об'єктами є керовані операційноюсистемою ресурси.
Ядро виробляє диспетчеризацію ниток управління таким чином
,щоб максимально завантажити процесори системи і забезпечити первооче -чергової обробку ниток із вищим пріоритетом. (Всього існує
32 значення пріоритету, які згруповані у два класи пріоритетів:real-time і variable). Подібний підхід дозволяє досягти максимальної еф-
бництва операційної системи.
Під компоненти виконуючою системи, такі як диспетчервведення --виводу і диспетчер процесів, використовують ядро для синхронізації дію -вий. Вони також взаємодіють з ядром для вищих рівнів абст -ракціі, які називаються об'єктами ядра; деякі з цих об'єктів експорту -руются всередині викликів для користувача інтерфейсу прикладних програм
(API).
Ядро керує двома типами об'єктів.
. Об'єкти диспетчеризації (dispatcher objects) характеризуються сигнальним станом (signaled або nonsignaled) і керуютьдиспетчеризацією і синхронізацією системних операцій. Ці об'єкти включають події, му-
танто, мутекси, семафори, нитки управління й таймери (events,mutants, mutexes, semaphores, threads, timers).
. Керуючі об'єкти (control objects) використовуються для операцій управ-ління ядра, але не впливають на диспетчеризацію або синхронізацію
.
Керуючі об'єкти включають асинхронні виклики процедур
, Переривання, повідомлення і стану джерела живлення, процеси і про-
Філі (asynhcronous procedure calls, interupts, power notifies, powerstatuses, processes, profiles).
Виконуюча система Windows NT
Виконуюча система (Executive), до складу якої входитьядро ірівень апаратних абстракцій HAL, забезпечує загальний сервіс системи,який можуть використовувати всі підсистеми середовища. Кожна група сервісузнаходиться під управлінням однієї з окремих складових виконуючоюсистеми:
. диспетчера об'єктів (Object Manager)
. диспетчера віртуальної пам'яті (Virtual Memory Manager);
. диспетчера процесів (Process Manager)
-7 -
. засобу виклику локальних процедур (Local Procedure Call Facility);
. диспетчера введення - виведення (E/O Maneger);
. монітори безпеки (Security Reference Monitor).
Монітор безпеки разом із процесором входу всиситему
(Logon) і захищеними підсистемами реалізує модель безпеки
Windows NT.
Верхній рівень виконуючою системи називається системним серви -сом (System Services). Показаний на наступному малюнку системний сервісявляє собою інтерфейс між підсистемами середовища для користувача -го режиму і привілейованим режимом.
Диспетчер кеша
Архітектура введення - виведення містить єдиний диспетчеркеша
(Cache Manager), який здійснює кешування для всієї системи вво -так - виводу. Кешування (Caching) - метод, який використовується файловою систе -мій для збільшення ефективності. Замість безпосереднього запису і вва -тиванія з диска, часто використовувані файли тимчасово зберігаються в кеш --пам'яті; таким чином, робота з цими файлами виконується в пам'яті. Опе-
-8 --рації з даними, що знаходяться в пам'яті, виробляються значно Би-сь -реї операцій з даними на диску.
Диспетчер кеша використовує модель відображення файлу, якийінтег -рірованна з диспетчером віртуальної пам'яті Windows NT. Диспетчер кешазабезпечує службу кешування для всіх файлових систем і мережних ком -тами, що функціонують під управлінням диспетчера введення - виведення. Узалежно від обсягу доступної оперативної пам'яті диспетчер кеша мо-жет динамічно збільшувати або зменшувати розмір кеша. Коли процесвідкриває файл, який вже знаходився в кеші, диспетчер кеша просто копі -рілої дані з кеша у віртуальний адресний простір.
Диспетчер кеша підтримує служби типу ледачою записи (lazywrite) і ледачою фіксації (lazy commit), які можуть значнозбільшитиефективність файлової системи. У процесі ледачою запису зміниреєструються в кеші файлової структури, забезпебезпечує більш швидкийдоступ. Пізніше, коли завантаження центрального процесора знижена, діспет -чер кешу заносить зміни на диск. Ледача фіксація подібна ледачою за -писи. Замість негайної маркування транзакції як успішно завершивши -шейся, передана інформація кешується і пізніше у фоновому режимі за -пісивается в журнал файлової системи.
Драйвери файлової системи
В архітектурі введення - виведення Windows NT управліннядрайверамифайлової системи здійснює диспетчер введення - виведення. Windows NT до -пускає використання багатьох файлових систем, включаючи існуючіфайлові системи типу FAT. Для забезпечення сумісності знизу вгоруз операційними системами MS-Dos, Windows 3.x і OS/2, Windows NT під --держівает файлові системи FAT і HPFS.
Крім того, Windows NT також підтримує NTFS - новуфайловусистему, розроблену спеціально для використання з Windows NT. NTFSзабезпечує безліч можливостей, включаючи засоби відновленняфайлової системи, підтримку Unicode, довгих імен файлів і підтримкудля POSIX.
Архітектура введення - виведення Windows NT не лише підтримуєтра -діціонние файлові системи, але й забезпечує функціонування сеті -вого редактора та сервера в якості драйверів файлової системи. З точкизору диспетчера введення - виведення, немає ніякої різниці між роботою з
файлом, збереженим на віддаленому комп'ютері мережі, і роботою з файлом налокальному жорсткому диску. Редиректори і сервери можуть бути завантажені івивантажені динамічно, так само як і будь-які інші драйвери; на одному ком -пьютере може одночасно знаходитися велике число редиректор ісерверів.
Мережеві драйвери
Наступним типом драйверів, присутніх в якості компонентав архітектурі введення - виведення, є мережеві драйвери. Windows NT вклю -чає інтегровані можливості роботи з мережами і підтримку для рас -пределенних додатків. Як показано на наступному малюнку робота з се-
-9 --тями забезпечується поруч мережевих драйверів.
Редиректори і сервери функціонують як драйвери файлової сис-
теми і виконуються на рівні інтерфейсу постачальника або нижче, де зна -дятся NetBIOS і Windows - сокет.
Драйвери транспортного протоколу спілкуються з редиректорами і сер-
вірами через рівень, званий інтерфейсом транспортного драйвера
(TDI - Transport Driver Interface). Windows NT включає наступнітранспорт -ные засоби:
. Протокол управління передачею/міжмережевий протокол TCP/IP, що забезпечує можливість роботи з широким діапазоном існуючих мереж.
. NBF, нащадок розширеного інтерфейсу користувача NetBIOS (NetBEUI), що забезпечує сумісність з існуючими локальними ви-числівниками мережами на базі LAN Manager, LAN Server і MS-Net.
. Управління передачею даних (DLC - Data Link Control), що забезпечують-кість інтерфейс для доступу до мейнфреймам і підключеним до мережі прин-обмеження зачіпає також.
. NWLink, реалізація IPX/SPX, яка забезпечує зв'язок з Nowell NetWare.
У нижній частині мережної архітектури знаходиться драйвер платимережевий -го адаптера. Windows NT в даний час підтримує драйвери уст-
-10 --ройств, виконані відповідно до специфікації NDIS (Network Device
Inerface Specification) версії 3.0. NDIS надає гнучку середовище обмінуданими між транспортними протоколами і мережевими адаптерами. NDIS 3.0дозволяє окремій комп'ютера мати кілька встановлених в ньомуплат мережного адаптера. У свою чергу, кожна плата мережного адаптераможе підтримувати кілька транспортних протоколів для доступу до раз -особистим типами мережевих станцій.
Модель безпеки Windows NT
Модель безпеки Windows NT представлена монітором без-
звітності (Security Reference Monitor), а також двома іншими компонентами : про-
цессора входу в систему (Logon Process) і безпечними захищеними під -системами.
У багатозадачного операційній системі, якою є Windows
NT програми спільно використовують ряд ресурсів системи, включаючи пам'ять
комп'ютера, пристрої введення - виведення, файли і процесор (и) системи.
Windows NT включає набір компонентів безпеки, які гарантують,що додатки не зможуть звернутися до цих ресурсів без відповідногодозволу.
Монітор безпеки відповідає за проведення в життя політикиперевірки правильності доступу й контролю, певної локальноїпідсистемою безпеки. Монітор безпеки забезпечує послуги зпідтвердження доступу до об'єктів, перевірці привілеїв користувача та ге -нераціі повідомлень як для привілейованого режиму, так і для режимукористувача. Монітор безпеки, подібно іншим частинам операційноїсистеми, виконується в привілейованому режимі.
Процес входу в систему в Windows NT передбачає обов'язковий -ний вхід у систему безпеки для ідентифікації користувача. Коженкористувач повинен мати бюджет і повинен використати пароль для обра -домлення до цього бюджету.
Перш ніж користувач зможе звернутися до будь-якого ресурсу компьюте -ра з Windows NT, він повинен увійти в систему через процес входу в системудля того, щоб підсистема безпеки могла розпізнати ім'я користува-лята пароль. Тільки після успішного встановлення автентичності монітор без -небезпеки виконує процедуру перевірки правильності доступу для визна -лення права користувача на звертання до цього об'єкта.
Захищеність ресурсів - одна з особливостей, що надаєтьсямоделлю безпеки. Завдання не можуть звертатися до чужих ресурсів (типупам'яті) інакше, ніж через застосування спеціальних механізмів спільноговикористання.
Windows NT також надає засоби контролю, які позво-ляють адміністратору фіксувати дії користувачів.
Підсумки
Підводячи підсумки всьому вищеописаному хочу сказати, що це тількималенька частина всіх можливостей, які закладені в Windows NT. Хочу
-11 --коротко перерахувати гідності Windows NT:
1. Це сучасна ОС, що відповідає вимогам сучасної апаратури!
2. Це прекрасно сумісна з іншими ОС!
3. Це багатозадачна (мультизадачності) ОС!
4. Це добре захищена ОС!
5. І це зручна і надійна ОС!
Для складання реферату я користувався матеріаламитижневика ComputerWeek Moscow і матеріалами книги "Ресурси Windows NT"видавець-ства "BHV - Санкт-Петербург".
