Адреса памяти ниже 4 Мбайт также отображаются в адресное пространство каждой прикладной программы и совместно используются всеми процессами. Благодаря этому становится воз­можной совместимость с существующими драйверами реального режима, которым необходим доступ к этим адресам. Это делает еще одну область памяти незащищенной от случайной за­писи. К самым нижним 64 Кбайт этого адресного пространства 32-разрядные прикладные про­граммы обращаться не могут, что дает возможность перехватывать неверные указатели, но 16-разрядные программы, которые, возможно, содержат ошибки, могут записывать туда данные.

Некоторые системные DLL Windows 95, в частности USER и GDI, все еще содержат 16-раз­рядный код. Одно из прискорбных следствий этого состоит в том, что 64- Кбайт локальные хипы модулей USER и GDI и сопутствующие им ограничения системных ресурсов по-преж­нему остаются. К счастью, в Windows 95 некоторые структуры данных переместились в 32-разрядные хипы, благодаря чему теперь стало намного сложнее истощить системные ресурсы, чем в среде Windows 3.1х. Другая проблема, связанная c l6-разрядным системным кодом, - эф­фект Win16Mutex. Так как 16-разрядный системный код нереентерабелен, только один поток может обращаться к 16-разрядным DLL в каждый момент времени, потенциально затормажи­вая другие процессы, которым нужен доступ к этим библиотекам.

Windows NT Workstation

indows NT Workstation 3.51 по существу представ лает собой операционную систему сер­вера, приспособленную для использования на рабочей станции.  Этим обусловлена архитек­тура, в которой абсолютная защита прикладных программ и данных берет верх над соображе­ниями скорости и совместимости. Чрезвычайная надежность Windows NT обеспечивается це­ной высоких системных затрат, поэтому для получения приемлемой производительности не­обходимы быстродействующий ЦП и по меньшей мере 16-Мбайт ОЗУ. В системе Windows NT безопасность нижней памяти достигается за счет отказа от совместимо­сти с драйверами устройств реального режима. В среде Windows NT работают собственные 32-разрядные NT-прикладные программы, а также большинство прикладных программ Windows 95. Так же как и  Windows 95, система Windows NT позволяет выполнять в своей среде 16-разрядные Windows- и DOS-программы.

Схема распределения памяти Windows NT разительно отличается от распределения памяти системы Windows 95. Собственным прикладным программам выделяется 2 Гбайт осо­бого адресного пространства, от границы 64 Кбайт до 2 Гбайт (первые 64 Кбайт полностью недос­тупны). Прикладные программы изолированы друг от друга, хотя могут общаться через буфер обмена Clipboard, механизмы DDE и OLE.

В верхней части каждого 2-Гбайт блока прикладной программы размещен код, воспринимае­мый прикладной программой как системные библиотеки DLL кольца 3. На самом деле это про­сто заглушки, Выполняющие перенаправление вызовов, называемые DLL клиентской стороны (client-side DLLs). При вызове большинства функций API из прикладной программы библио­теки DLL клиентской стороны обращаются к локальным процедурам (Local Process Communi­cation - LPC), которые передают вызов и связанные с ним параметры в совершенно изолиро­ванное адресное пространство, где содержится собственно системный  код. Этот сервер-про­цесс (server process) проверяет значение параметров, исполняет запрошенную функцию и пе­ресылает результаты назад в адресное пространство прикладной программы. Хотя сервер-про­цесс сам по себе остается прикладного уровня, он полностью защищен от вызывающей его программы и изолирован от нее.

Между отметками 2 и 4 Гбайт располо­жены низкоуровневые системные ком­поненты Windows NT кольца 0, в том числе ядро, планировщик потоков и дис­петчер виртуальной памяти. Сис­темные страницы в этой области наделены при­вилегиями супервизора, которые зада­ются фи­зическими схемами кольцевой защиты процессора. Это делает низко­уровневый системный код невидимым и недоступным по записи для программ прикладного уровня, но приводит к паде­нию производительности во время пере­ходов между кольцами.

Для 16-разрядных прикладных Windows-программ Windows NT реализует сеансы Windows on Windows (WOW). Windows NT дает возможность вы­полнять 16-разрядные программы Windows индивидуально в собственных пространствах памяти или совместно в разделяемом адресном пространстве. Почти во всех случаях 16- и 32-разряд­ные прикладные программы Windows могут свободно взаимодействовать, ис­пользуя OLE ( при необходимости через особые процедуры thunk) независимо от того, выполняются они в отдельной или общей памяти. Собственные прикладные программы и сеансы WOW выполняются в режиме вытес­няющей многозадачно­сти, основанной на управлении отдель­ными потоками. Множественные 16-раз­рядные прикладные программы Windows в одном сеансе WOW выполняются в соответ­ствии с кооперативной моделью многозадачности. Windows NT  может также выполнять в многозадачном ре­жиме несколько сеансов DOS. Поскольку Windows NT имеет полностью 32-раз­рядную архитектуру, не существует теоретических ограничений на ресурсы GDI и USER.

Windows NT 4.0

 целью увеличить производительность и снизить требования к памяти  разработчики Windows NT 4.0 решили переместить многие службы API  операционной системы из подсистемы Win32 в ядро ОС. На рис. 6, 7 показано, как это отразилось на архитектуре операционной системы. В новом модуле Win32K Executive располагаются три важных элемента операционной системы: диспетчер окон, интерфейс гра­фических устройств (GDI) и драйверы графических устройств, передающие результаты работы GDI на экран и на принтер. В Windows NT 3.x эти компоненты были частью подсистемы Win32 ( см. рис. 8, 9). В ОС Windows NT 4.0 они вошли в состав модуля Windows NT Executive, где доступ к ним, как и к другим службам ядра, можно получить в контексте вызывающих процессов.

Новая архитектура обещает резко повысить производительность, особенно при работе с гра­фикой. Все операции вывода на экран выполняются через обращения к функциям GDI. Теперь, когда GDI стала частью ядра, прикладные программы могут непосредственно обращаться к функциям GDI, избегая сопряженных с большими накладными расходами переключений кон­текста, видеодрайверы могут быстрее получать доступ к аппаратным средствам, а службы Win32 API - обращаться к службам в модуле Windows NT Executive, не переходя через границы колец.

Обращение к служебным функциям GDI и диспетчера окон из прикладной

программы кольца 3 по-прежнему приводит к переходу через границы колец, но фирма Microsoft вновь нашла несколько остроумных способов оптимизации, позволяющих добиться максимальной производительности. Один пример: если несколько функций GDI вызываются последовательно одна за другой, то они организуются в очередь в пользовательском режиме и затем направляются в ядро единым пакетом, что сводит к минимуму число переходов через границу кольца. По утверждению Microsoft, новая архитектура GDI позволит программам, ин­тенсивно использующим графические средства, таким, как PowerPoint, выводить изображения на экран на 15-20% быстрее.

Производительность в остальных областях также улучшилась. Перемещение

диспетчера окон в ядро исключает основное узкое место, ограничивавшее

скорость передачи информации между диспетчером окон и прикладными

программами, которые обращаются к службам диспетчера окон.

Теперь, когда основная часть программ и данных, реализующих службы Win32 API операцион­ной системы, отображается в адресное пространство каждого процесса, необходимость в сер­верных потоках и совместных буферах памяти исчезает. Следовательно, требования системы к памяти снижаются. Однако полученная экономия почти полностью "съедается" увеличив­шимся размером оболочки пользовательского интерфейса. Поэтому хотя  утверждение, что Windows NT 4.0 использует память более эффективно, чем версия 3.x, правильно, однако верно и то, что для достижения приемлемой

производительности по-прежнему понадобится по меньшей мере 16-Мбайт ОЗУ.

Фрагменты операционной системы, перенесенные из подсистемы

Win32 в модуль Windows NT Executive, сейчас защищены не хуже, чем раньше, хотя теперь это сделано по-иному. Критики указывают на то, что плохо отлаженный видеодрайвер или драйвер принтера теперь может привести к краху ядра, тогда как раньше он мог ли лишь вызвать сбой под­системы Win32. Фирма Microsoft возражает - и обоснованно, - что как Windows NT 3.x, так и версия 4.0 стабильны в той мере, насколько это обеспечивается драйверами устройств, используемыми вместе с ОС. Вот почему фирма Microsoft проводит тестирование драйверов для Windows NT, в том числе разработанных независимыми поставщиками, и сертифицирует лишь безупречные продукты. Если качество графических драйверов Windows NT 4.0 окажется таким же или превзойдет качество графических драйверов версии 3.x, то нет причин, по которым Windows NT может оказаться менее надежной, чем 3.x. С другой стороны, инсталляция несертифицированного графического драйвера в системе Windows NT 4.0 теоретически более рискованна, чем инсталляция того же драйвера в системе 3.x, по­скольку графические драйверы Windows NT 4.0 работают в привилегированном режиме ядра ЦП.

Что касается безопасности, то Windows NT 4.0 спроектирована с учетом

требований стандартов безопасности точно так же, как и ее предшественники.

Архитектурные изменения не затронули подсистему защиты информации, которая, как и дру­гие подсистемы, выполняется в виде отдельного процесса в

пользовательском режиме.

Тонкие изменения, внесенные в архитектуру Windows NT в версии 4.0, отражают новое отно­шение к системе со стороны ее разработчиков. Первоначально Windows NT замышлялась как операционная система "равных возможностей", способная выполнять прикладные программы других ОС так же легко, как и свои собственные. Но теперь, когда центральное место отво­дится службам Win32 API, система Windows NT оптимизирована на выполнение программ Win32 с большей скоростью, чем раньше. Windows NT 4.0 работает гораздо быстрее, чем ее предшественники, и при этом, очевидно, не поступается теми качествами, которые сделали ее знаменитой. Взвесив все обстоятельства, можно сказать, что пользователи вряд ли могут по­желать чего-то лучшего.

Заключение

онечно же Windows наиболее распространенная операционная система, и для большинства пользователей она наиболее подходящая ввиду своей простоты, неплохого интерфейса, приемлемой производительности и огромного количества прикладных программ для нее. Однако Windows, естественно, не единственная операционная система и далеко не самая лучшая. Я имел возможность работать не только с операционными системами Microsoft ( от DOS и Windows 3.0 до beta-версии Windows 97 ), но и с ОС IBM OS/2 Warp версии 3.0 и 4.0, несколькими реализациями UNIX. По моему мнению наиболее удачной является OS/2 Warp, которая предоставляет наиболее совершенную защиту, чем Windows 95, более быстродействующая нежели Windows NT, более продуманный интерфейс и много разных других мелочей, делающих эту ОС более привлекательной ( хотя бы интеграция с Internet и встроенная поддержка распознавания речи ). Насчет UNIX можно сказать то, что она является прообразом для многих современных ОС и до сих, на мой взгляд, до сих пор держит первенство, особенно там, где требуется высокая надежность систем. Большим недостатком OS/2 и UNIX является довольно скудный выбор программных средств. Я, в принципе, являюсь противником Microsoft и Windows, Windows - не та операционная система, которую мне бы хотелось использовать, я бы предпочел OS/2 Warp фирмы IBM, но из-за огромного количества программ для Windows и в ввиду того, что все новейшие программы работают только под Windows 95, у меня установлена Windows 95.

Приложение А.

Сравнительные характеристики.