Підсистеми середовища

Бібліотека системного інтерфейсу

Компоненти режиму користувача

Віконна і графічна підсистеми

Драйвери пристроїв

У Windows XP драйвери не обов’язково пов’язані з апаратними пристроями. Застосування, якому потрібні засоби, доступні в режимі ядра, завжди варто оформляти як драйвер. Це пов’язане з тим, що для зовнішніх розробників режим ядра доступний тільки з коду драйверів.

Віконна і графічна підсистеми відповідають за інтерфейс користувача — роботу з вікнами, елементами керування і графічним виведенням.

Менеджер вікон — реалізує функції високого рівня. Він керує віконним виведенням, обробляє введення з клавіатури або миші й передає застосуванням повідомлення користувача.

Інтерфейс графічних пристроїв (Graphical Device Interface, GDI) — складається 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 менеджера вікон, який для виконання базових графічних операцій звертається до GDI. Потім запит передається драйверу пристрою, потім — апаратному забезпеченню через HAL.

Компоненти режиму користувача не мають прямого доступу до апаратного забезпечення, їхній код виконується в ізольованому адресному просторі. Більша частина коду режиму користувача перебуває в динамічних бібліотеках, які у Windows називають DLL (dynamic/link libraries).

Для доступу до засобів режиму ядра в режимі користувача необхідно звертатися до функцій бібліотеки системного інтерфейсу (ntdll.dll). Ця бібліотека надає набір функцій-перехідників, кожній з яких відповідає функція режиму ядра (системний виклик). Застосування зазвичай не викликають такі функції безпосередньо, за це відповідають підсистеми середовища.

Підсистеми середовища надають застосуванням користувача доступ до служб операційної системи, створюючи відповідний АРІ. Слід виділити дві підсистеми середовища: Win32 і POSIX.

Підсистема Win32, яка реалізує Win32 АРІ, є обов’язковим компонентом Windows XP. До неї входять такі компоненти:

- процес підсистеми Win32 (csrss.exe), що відповідає, зокрема, за реалізацію текстового (консольного) введення/виведення, створення і знищення процесів та потоків;

- бібліотеки підсистеми Win32, які надають прикладним програмам функції Win32 АРІ. Найчастіше використовують бібліотеки gdi32.dll (графічні функції низького рівневня, незалежні від пристрою), user32.dll (функції інтерфейсу користувача) і kernel32.dll (функції, реалізовані у ВС і ядрі).

Після того як застосування звернеться до функції Win32 АРІ, спочатку буде викликана відповідна функція з бібліотеки підсистеми Win32. Розглянемо варіанти виконання такого виклику.

1. Якщо функції потрібні тільки ресурси її бібліотеки, виклик повністю виконується в адресному просторі застосування без переходу в режим ядра.

2. Якщо потрібен перехід у режим ядра, з коду бібліотеки підсистеми виконується системний виклик. Так відбувається у більшості випадків, наприклад під час створення вікон або елементів керування.

3. Функція бібліотеки підсистеми може звернутися до процесу підсистеми Win32, при цьому:

- коли потрібна тільки функціональність, реалізована даним процесом, переходу в режим ядра не відбувається;

- коли потрібна функціональність режиму ядра, процес підсистеми Win32 виконує системний виклик аналогічно до варіанту 2.

Слід зазначити, що до виходу Windows NT 4.0 (1996 рік) віконна і графічна підсистеми працювали в режимі користувача як частина процесу підсистеми Win32 (тобто виклики базових графічних функцій Win32 АРІ оброблялися відповідно до варіанту 3). Надалі для підвищення продуктивності реалізацію цих підсистем було перенесено в режим ядра.

Підсистема POSIX працює в режимі користувача й реалізує набір функцій, визначених стандартом POSIX 1003.1. Оскільки застосування, або прикладні програми (applications), написані для однієї підсистеми, не можуть використати функції інших, у POSIX-програмах не можна користуватися засобами Win32 АРІ (зокрема, графічними та мережними функціями), що знижує важливість цієї підсистеми. Підсистема POSIX не є обов’язковим компонентом Windows XP.

Дата добавления: 2014-01-11