Лекция 05

Операционные системы

И среды

Лекция 05

Архитектура ОС Windows

Внимание!

Зевать на этой лекции запрещено!
Требования проекта Windows NT

· быть истинно 32-разрядной ОС

· работать на различных аппаратных платформах

· отвечать требованиям POSIX 1003.1

· отвечать требованиям правительства к безопасности

· обеспечить простоту адаптации за счет поддержки Unicode

· поддерживать большинство существующих 16-разрядных приложений MS-DOS и Windows 3.1

Цели Windows NT

· расширяемость (наращивание кода)

· переносимость (разные архитектуры)

· отказоустойчивость и надежность

· совместимость (Win 9x и MS-DOS)

· производительность

Модель ОС

· режим выполнения

§ режим ядра

§ режим пользователя

· монолитная ОС

Обзор архитектуры

Процессы пользователя (режим пользователя)

· процессы поддержки системы (system support processes) – например, диспетчер сеансов

· процессы сервисов/служб (service proceses) – W32Time

· пользовательские приложения (user applications)

§ 32-разрядня Windows

§ 64-разрядня Windows

§ 16-разрядня 3.1

§ 16-разрядня MS-DOS

§ 32-разрядая POSIX

§ 32-разрядной OS/2

· подсистемы окружения (environment subsystems)

§ Windows

§ POSIX

§ OS/2

Процессы ядра (режим ядра)

· исполнительная система (executive) – базовые сервисы ОС

· ядро (kernel) Windows – например, планирование потоков

· драйверы устройств (device drivers)

· уровень абстрагирования оборудования (hardware abstraction layer, HAL) – изоляция ядра, драйверов и исполнительной системы

· подсистема поддержки окон и графики (GUI)

Основные системные файлы Windows

Системные файлы для различных систем

Проверочный выпуск (checked build)

Спец версия для:

· Windows 2000 PRO

· Wondows XP PRO

· Windows Server 2003

· Windows Vista PRO

· Windows 7 PRO

Ключевые компоненты системы (!)

Архитектура Windows

дружно смотрим приложение к лекции, в виде графического файла

Подсистемы окружения и их DLL

· Windows

· POSIX (c Windows XP не поставляется)

· OS/2 (удалена в Windows 2000)

Без подсистемы Windows, ОС Windows работать не сможет!!!

Подсистемы POSIX и OS/2 запускаются по требованию.

Стартовая информация подсистемы хранится в разделе реестра: HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\ SessionManager\SubSystems.

Csrss.exe - Client/Server Run_Time Subsystem

Смешивать вызовы функций разных подсистем нельзя!!

DLL подсистемы Windows

· Kernel32.dll

·

· User32.dll

· GDI32.dll

DLL подсистемы POSIX

· Psxdll.dll

Подсистема Windows

· процесс подсистемы окружения (Csrss.exe)

§ поддержка консольных окон

§ создание и удаление процессов и потоков

§ поддержка 16-разрядной виртуальной DOS-машины

· драйвер режима ядра (Win32k.sys)

§ диспетчер окон (отрисовка и вывод окон на экран)

§ Graphics Device Interface (GDI) – библиотека функций для устройств графического вывода

· DLL-модули подсистем

§ Kernel32.dll

§ Advapi32.dll

§ User32.dll

§ GDI32.dll

· драйверы графических устройств

Подсистема POSIX

· Portable operating system interface based on UNIX

· Windows реализован POSIX.1

§ ISO/IEC 9945-1: 1990

§ IEEE POSIX 1003.1-1990

· Microsoft Windows Services for UNIX 3.5

Ntdll.dll

Специальная библиотека системной поддержки

· Интерфейс к сервисам исполнительной системы

§ NtCreateFile

§ NtSetEvent

· Загрузчик образов

· Диспетчер исключений

Исполнительная система

· Диспетчер конфигурации (системный реестр)

· Диспетчер процессов и потоков

· Монитор состояния защиты

· Диспетчер ввода-вывода

· Диспетчер Plug and Play

· Диспетчер электропитания

· WDM WMI

· Диспетчер кэша

· Диспетчер памяти

· …

Ядро Windows

· Ядро состоит из функций в Ntoskrnl.exe

· Код ядра написан на языке С и ассемблер

· Часть функций ядра описана в DDK (имена начинаются с Ke)

Уровень абстрагирования от оборудования

Низкоуровневый интерфейс с аппаратной платформой (!)
Драйверы устройств

· Драйверы являются загружаемыми модулями режима ядра

· Имеют расширение .sys

· Выполняются в режиме ядра

· Образуют интерфейс между диспетчером ввода-вывода и соответствующим оборудованием

· Пишутся на языке С (реже С++)

Существует несколько типов драйверов устройств:

· Драйверы аппаратных устройств

· Драйверы файловой системы

· Драйверы фильтра файловой системы

· Сетевые редиректоры и серверы

· Драйверы протоколов

· Драйверы потоковых фильтров ядра

Системные процессы

Смотрим спец. утилиту от М. Русиновича Process Explorer (procexp.exe)

ВСЕ!!!

Можно зевать!! J