Файл: Основы работы с операционной системой Windows 7 (Особенности интерфейса).pdf
Добавлен: 01.04.2023
Просмотров: 49
Скачиваний: 2
9. Менеджер конфигурации отвечает за состояние реестра. Он добавляет. новые записи и ищет запрашиваемые ключи.
10. Менеджер вызова локальной процедуры — обеспечивает высокоэффективное взаимодействие между процессами и их подсистемами. Поскольку этот путь нужен для выполнения некоторых системных вызовов, эффективность оказывается критичной, вот почему для этого не используются стандартные механизмы межпроцессного взаимодействия.
Также в пространстве ядра располагается исполняющий модуль WinЗ2 GDI, который обрабатывает определенные системные вызовы (но не все). Изначально он располагался в пространстве пользователя, но в версии NT 4.0 для увеличения производительности был перенесен в пространство ядра. Интерфейс графических устройств GDI (Graphic Device Interface) занимается управлением графическими изображениями для монитора и принтеров. Он предоставляет системные вызовы, позволяющие пользовательским программам выводить данные на монитор и принтеры независящим от устройств способом. Он также содержит оконный менеджер и драйвер дисплея. До версии NT 4.0 интерфейс графических устройств также находился в пространстве пользователя, но производительность при этом оставляла желать лучшего, поэтому корпорация Microsoft переместила его в ядро.
На верху исполняющей системы размещения уровень системных служб. Его функции заключается в предоставлении интерфейса к исполняющей системе. Он принимает настоящие системные вызовы Windows и вызывает другие части исполняющей системы для их выполнения.
При загрузке операционная система Windows; загружается в память как набор файлов. Основная часть операционной системы, состоящая из ядра и исполняющей системы, хранится в файле ntoskrnl.exe. Уровень HAL, представляет собой библиотеку общего доступа, расположенную в отдельном файле hall.dll. Интерфейс Win32 и интерфейс графических устройств хранятся вместе в третьем файле, win32k.sys. Наконец, загружается множество драйверов устройств. У большинства из них расширение .sys.
Драйверы устройств не являются частью двоичного файла ntoskrnl.exe. Преимущество такого подхода заключается в том, что как только драйвер устанавливается в систему, он добавляется в реестр и затем динамически загружается при каждой загрузке системы. Таким образом, файл ntoskrnl.exe. остается одинаковым для всех конфигураций системы, но каждая система точно настраивается на конфигурацию аппаратуры. Каждый драйвер может управлять одним или несколькими устройствами ввода-вывода, но драйвер устройства может. также выполнять действия, не относящиеся к какому-либо специфическому устройству - шифровать поток данных или даже просто предоставлять доступ к структурам данных ядра.
Существуют драйверы для реально видимых и осязаемых устройств ввода-вывода, таких как диски и принтеры, но также есть драйверы для многих внутренних устройств и микросхем, о которых практически никто ничего не слышал. Кроме того, как уже было сказано, файловые системы также представлены в виде драйверов устройств. Самый большой драйвер устройства для интерфейса Win32 (GDI и видеодрайвер) показан на правой стороне рисунка 2. Он обрабатывает множество системных вызовов и управляет большей частью графики. Поскольку пользователи могут устанавливать новые драйверы, у них есть возможность изменить содержимое ядра и повредить систему. По этой причине драйверы следует писать с большой осторожностью.
Немного остановимся на компонентах, работающих в режиме пользователя. Таких компонентов три: динамические библиотеки ОИ, подсистемы окружения и служебные процессы. Эти компоненты работают вместе, предоставляя каждому пользовательскому процессу интерфейс, отличный от интерфейса системных вызовов текущей версии Windows.
0С Windows поддерживает три различных документированных интерфейса прикладного программирования API: Win32, POSIX и OS/2. Официальным интерфейсом для ОС Windows является Win32. Программа, написанная при использовании библиотеки РЦ. и подсистемы окружения Win32 будет работать без каких-либо изменений на всех последних версиях МИп4озуз, несмотря на то, что сами системные вызовы в различных системах различны.
В операционной системе Windows средой POSIX предоставляется минимальная поддержка для приложений UNIX. Эта поддержка была введена, так как некоторые министерства правительства США требовали, чтобы ОС для правительственных компьютеров были совместимы со стандартом 1003.1. Перенос же любой реальной программы из UNIX в Windows практически невозможен.
Функциональность подсистемы OS/2 ограничена практически так же, как и POSIX. На практике она полностью бесполезна.
Рассмотрим способ реализации этих интерфейсов на примере WinЗ2. Программа, пользующаяся интерфейсом Win32, как правило, состоит из большого количества обращений к функциям Win32 API например CreateWindow, DrawMenuBar" и OpenSemaphore. Существуют тысячи подобных вызовов, и большинство программ использует значительное их количество. Один из возможных способов реализации заключается в статическом связывании каждой программы, использующей интерфейс Win32, со всеми библиотечными процедурами, которыми она пользуется. При таком подходе каждая двоичная программа будет содержать копию всех используемых ею процедур в своем исполняемом двоичном файле.
Недостаток такого подхода заключается в том, что при этом расходуется много памяти, если пользователь одновременно откроет несколько программ, использующих одни и те же библиотечные процедуры. Например, программы Word, Exel и PowerPoint используют абсолютно одинаковые процедуры для открытия диалоговых окон, рисования окон, отображения меню, работы с буфером обмена и т.д. Поэтому, если одновременно открыть все эти программы, при такой реализации программ в памяти будут находиться три идентичные копии каждой библиотечной процедуры.
Чтобы избежать подобной проблемы, все версии Windows поддерживают динамические библиотеки, называемые DLL, (Dynamic-Link Library – динамически подсоединяемая библиотека). Каждая динамическая библиотека содержит набор тесно связанных библиотечных процедур и все их структуры данных в одном файле, как правило (но не всегда), с расширением .dll. Когда приложение компонуется, компоновщик видит, что некоторые библиотечные процедуры принадлежат к динамическим библиотекам, и записывает эту информацию в заголовок исполняемого файла. Обращения к процедурам динамических библиотек производятся не напрямую, а при помощи вектора передачи в адресном пространстве вызывающего процесса. Изначально этот вектор заполнен нулями, так как адреса вызываемых процедур еще неизвестны.
При запуске прикладного процесса все требуемые динамические библиотеки обнаруживаются (на диске или в памяти) и отображаются на виртуальное адресное пространство процесса. Затем вектор передачи заполняется верными адресами, что позволяет вызывать библиотечные процедуры через этот вектор с незначительной потерей производительности, Выигрыш такой схемы заключается в том, что при запуске нескольких приложений, использующих одну и ту же динамическую библиотеку, в физической памяти требуется только одна копия текста DLL (но каждый процесс получает свою собственную копию приватных статических данных в DLL). В операционной системе Windows динамические библиотеки используются очень активно для всех аспектов системы.
Самым важным понятием в операционной системе Windows является понятие объектов. Они предоставляют однородный и непротиворечивый интерфейс ко всем системным ресурсам и структурам данных, таким как процессы, потоки, семафоры и т.д. Эта однородность достигается несколькими путями.
1. Все объекты именуются по одной и той же схеме. Доступ к ним также предоставляется одинаково, при помощи дескриптора объектов.
2. Так как доступ к объектам всегда осуществляется через менеджер объектов, то все проверки, связанные с защитой, располагаются в одном месте.
3. Возможно совместное использование объектов по одной и той же схеме.
4. Так как все объекты открываются и закрываются через менеджер объектов, несложно отследить, какие объекты все еще используются, а какие можно безопасно удалить
5. Эта однородная модель для управления объектов позволяет легко регулировать квоты ресурсов.
Объекты представляют собой структуры данных в виртуальном адресном пространстве. Поэтому при перезагрузке они теряются. Каждый объект содержит заголовок с определенной информацией, общей для всех объектов всех типов. Поля заголовка включают имя объекта, каталог, в котором объект живет в пространстве объектов, информацию защиты, а также список процессов, у которых есть дескрипторы к данному объекту. Каждый заголовок объекта также содержит поле цены квоты, представляющей собой плату, взимаемую с процесса за открытие объекта. Если файловый объект стоит один пункт, а процесс принадлежит к заданию, у которого есть 10 пунктов квоты, то суммарно все процессы этого задания могут открыть не более 10 файлов. Таким образом, для объектов каждого типа могут реализовываться ограничения на ресурсы.
Чтобы вовремя освободить занимаемое виртуальное адресное пространство, в заголовке объекта имеется счетчик ссылок на объект. При открытии объекта он увеличивается на единицу, при закрытии - уменьшается на единицу. Если его значение становится равным нулю, то объект удаляется.
Объекты подразделяются на типы. Тип объекта определяется указателем на объект типа. Фиксированного списка типов объектов не существует, но можно перечислить наиболее употребительные:
1. Процесс.
2. Поток.
3. Семафор.
4. Мьютекс.
5. Событие.
6. Порт.
7. Таймер.
8. Очередь.
9. Открытый файл.
10.Маркер доступа.
11. Профиль.
12. Секция.
13. Ключ.
14. Каталог объектов.
15. Символьная ссылка.
16. Устройство.
17.Драйвер устройства.
Для того чтобы менеджер объектов мог следить за созданием и удалением объектов, он поддерживает пространство имен, в котором располагаются все объекты системы. Пространство имен объектов является одним из трех пространств, поддерживаемых в Windows. Остальные два — это пространство имен файловой системы и пространство имен реестра. Все три пространства имеют вид иерархических каталогов с множеством вложенных подкаталогов.
Заключение
Создав Windows, всего лишь, как графическую оболочку для MS-DOS, а далее перенеся все остальные системы полностью на платформу Windows NT, Microsoft, добилась успеха, показав пример рациональных вложений в перспективы развития и правильного расхода ресурсов. Windows 7, в свою очередь, захватила целое десятилетие, с 2009 до 2020 года, конечно и сейчас она обладает преимуществами, относительно более новой Windows 10, но использовать её сейчас – риск, так-как обновлений системы уже не будет, а значит новые уязвимости не будут устранены, а если в Windows 7 произойдёт нарушение работоспособности, то от компании Microsoft помощи ждать уже не имеет смысла.
Но на случай, если вы не собираетесь идти на рискованные действия или не боитесь угроз хакеров, в этой работе мы полностью рассмотрели подробности установки Windows 7 на компьютер, от вопроса где и как приобрести, до верного способа стабилизировать работу, путём правильной настройки и установки драйверов.
Во второй главе, также я рассказал о структуре не только Windows 7, но и всей линейки Windows NT, показав схематическое расположение элементов системы, приоритеты в её работе, её недостатки, способы нивелирования этих недостатков, расписав значение её элементов, системных служб, драйверов, ядра, уровня HAL, аппаратного обеспечения и самого интерфейса.
Я уверен, что эта работа в полной мере позволит ознакомиться с основами работы Windows 7, ведь смотря на то что официальная поддержка Windows 7 прекращена, эта ОС остаётся одним из лучших творений корпорации Microsoft, это обусловлено длинной историей становления, совершенствования, устранения недостатков и улучшения каждого нового поколения Windows, а также удачной политикой самой корпорации на момент выхода Windows 7.
Библиография
Операционные системы ЭВМ: учебное пособие
Автор:
Дисциплина: Операционные системы и сети ЭВМ
Жанр: Учебники и учебные пособия для вузов
Томск: ТУСУР, 2013
Введение в операционные системы: учебное пособие
Автор: Кондратьев В. К.
Дисциплина: Информационные технологии Архитектура вычислительных систем и компьютерных систем Информатика (и еще 4)
Жанр: Учебники и учебные пособия для вузов
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области прикладной информатики в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений
Москва: Московский государственный университет экономики, статистики и информатики, 2007
Операционные системы: учебное пособие
Автор: Куль Т. П.
Дисциплина: Операционные системы
Жанр: Учебная литература для ссузов
Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для учащихся учреждений образования, реализующих образовательные программы профессионально-технического образования по специальности «Эксплуатация электронно-вычислительных машин»
Минск: РИПО, 2015
Подробности продаж и параметров:
http://windows.microsoft.com/es-ES/windows7/products/home
Статистика популярности операционных систем:
https://netmarketshare.com/operating-system-market-share.aspx