Архитектура системы

Архитектура ядра Windows NT 5.0

Наноядро

Наноядро - архитектура ядра операционной системы, в рамках которой крайне упрощённое и минималистичное ядро выполняет лишь одну задачу - обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера. После обработки прерываний от аппаратуры наноядро, в свою очередь, посылает информацию о результатах обработки (например, полученные с клавиатуры символы) вышележащему программному обеспечению при помощи того же механизма прерываний. Примером является KeyKOS - самая первая ОС на наноядре. Первая версия вышла ещё в 1983-м году.

Ядро уже является в меньшей степени ядром, а в большей степени уровнем абстракции аппаратного обеспечения (HAL). Нано-ядро обеспечивает возможность совместного использования аппаратных ресурсов для нескольких операционных систем, которые выполняются на более высоком уровне (см. рисунок 4). Так как нано-ядро позволяет абстрагировать аппаратное обеспечение, то оно способно управлять приоритетами операционных систем, исполняемых на более высоком уровне, и благодаря этому, обеспечивать жесткую поддержку режима реального времени.

Название (кодовое название), варианты	номер версии
Windows 2000 (Cairo)	5.0.2195
Windows XP (Whistler)	5.1.2600
Windows Server 2003 (Whistler Server, Windows.NET Server)	5.2.3790
Windows Vista (Longhorn)	6.0.6000
Windows Server 2008 (Longhorn Server)	6.0.6001
Windows 7 (Blackcomb, Vienna)	6.1.7600
Windows Server 2008 R2	6.1.7600

Рис.1 Архитектура Windows NT и ее компонентов

На рис. 1 приведена общая архитектура Windows NT и ее компонентов. Элементы над разделительной линией представляют собой процессы пользовательского режима, а под ней располагаются процессы операционной системы, выполняемые ядром. Потоки пользовательского режима выполняются в защищенном адресном пространстве. Однако, во время их выполнения в режиме ядра, они получают доступ к системному пространству. Таким образом, системные процессы, процессы сервера (службы), подсистема среды или пользовательское приложение имеют свое собственное адресное пространство.

Windows NT 3.1, Windows NT 3.5, Windows NT 3.51, Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008 и Windows 7 являются частью семейства операционных систем на ядре NT. Все они являются операционными системами с вытесняющей многозадачностью. Они разработаны для работы как с однопроцессорными, так и с симметричными мультипроцессорными компьютерами.

Архитектура Windows NT имеет модульную структуру и состоит из двух основных уровней - компоненты, работающие в режиме пользователя и компоненты режима ядра. Программы и подсистемы, работающие в режиме пользователя имеют ограничения на доступ к системным ресурсам. Режим ядра имеет неограниченный доступ к системной памяти и внешним устройствам. Ядро системы NT называют гибридным ядром или макроядром. Архитектура включает в себя само ядро, уровень аппаратных абстракций (HAL), драйверы и ряд служб (Executives), которые работают в режиме ядра (Kernel-mode drivers) или в пользовательском режиме (User-mode drivers).

Пользовательский режим Windows NT состоит из подсистем, передающих запросы ввода\вывода соответствующему драйверу режима ядра посредством менеджера ввода\вывода. Есть две подсистемы на уровне пользователя: подсистема окружения (запускает приложения, написанные для разных операционных систем) и интегрированная подсистема (управляет особыми системными функциями от имени подсистемы окружения). Режим ядра имеет полный доступ к аппаратной части и системным ресурсам компьютера. И также предотвращает доступ к критическим зонам системы со стороны пользовательских служб и приложений.

Дата добавления: 2014-01-05