на тему

Реферат на тему :


Windows NT - OC нового поколения !


-1-


На данный момент мировая компьютерная индустрия развивается очень стремительно .Производительность систем возрастает ,а следователь-


но возрастают возможности обработки больших объёмов данных .


Операционные системы класса MS-DOSа уже не справляются с таким


потоком данных и не могут целиком использовать ресурсы современных ком-


пьютеров .Поэтому в последнее время происходит переход на более мощные


и наиболее совершенные операционные системы класса UNIX , примером ко-


торых и является Windows NT ,выпущенная корпорацией Microsoft .


Прежде чем начать говорить о Windows NT я хотел бы предложить


статью из еженедельника ComputerWeek Moscow от 1-7 февраля 1996 ,кото-


рая выражает мнение производителей компьютерных систем по вопросу о


перспективности Windows NT :


“ Производители компьютеров возлагают


большие надежды на NT .


Производители готовы обрушить на рынок лавину рабочих станций и серверов с предварительно установленными Windows NT и Gibraltar , новым


серверным ПО для Internet . Microsoft не публикует данные об инсталирован-


ной базе NT ,однако утверждает ,что более 40 компаний собираются исполь-


зовать NT Workstation в качестве ОС более чем на 10.000 ПК .К тому же ,по


данным нескольких консалтинговых фирм , в месяц продаётся более 30.000


копий ОС NT Server .Эти цифры заставляют задуматься о том ,как бы не


опоздать .


“Спору нет ,NT - это удача Microsoft “ , - считает Мариса Хейнс ,на-


чалник отдела маркетинга продуктов MIPS - NT компании NEC Technologies .


Вот почему Compaq , Dell ,Gateway 2000 ,NEC ,NetFrame и другие производи-


тели компьютеров представляют новые NT - системы .


11 декабря NEC перешла в наступление одновременно на рынке сер-


веров и настольных компьютеров , выпустив RISC server 2250 и RISC station


2250 .Стоимость систем - от 5500 до 23500 US$ , их конфигурация может


включать в себя два микропроцессора Mips R4400 с тактовой частотой 250


Мгц .RISC station компании NEC имеет встроенные средства обработки трёх-


мерных графических приложений ,написанных на OpenGL,и предназначаются


для применения в области САПР и мультимедиа - приложений . RISC server ,


определяемый как коммуникационный сервер общего назначения ,поддержи-


вают пакет Microsoft BackOffice .


В промышленных кругах говорят ,что NEC готовит ещё ряд серверов


с установленным ПО Gibraltar ,которые она собирается выпустить на рынок в


начале этого года . ”Скоро мы подробнее узнаем об этих планах “, - уверена


Хейнс .


Компания NetFrame последовала примеру NEC и забросила NetWare .


Она только что приступила к выпуску Cluster Server 8500 - четырёхканального


многопроцессорного сервера с высокой отказоустойчивостью .Его минималь-


ная цена - 31900 US$ .


-2-


“Ходит много разговоров об отказоустойчивых NT - серверах ,но се-


годня только мы поставляем такие системы “ , - заявил Кевин Кин , начальник


отдела маркетинга продукции компании NetFrame .


По крайней мере один реселлер NetFrame - корпорация Lantec - с эн-


тузиазмом ожидает новые серверы .” У нас много контрактов на NT , - гово-


рит Джерри Бил ,ведущий инженер сервисной службы Lantec , - NetFrame по-


может нам частично удовлетворить эти заказы “.


Тем временем Compaq ,Dell и Getway готовят NT - серверы на базе


микропроцессоров Pentium Pro компании Intel .Ожидается ,что NT станет ве-


дущей ОС для Pentium Pro ,поскольку Windows 95 содержит 16- ти разрядный


код и работает на Pentium Pro не так быстро ,как полностью 32-ух разрядная NT .В 1996 году объём продаж NT будет нарастать ,скорее всего ,как снежный


ком . “


Далее я постараюсь наиболее кратко рассказать о внутреннем уст-


ройстве Windows NT и о взаимодействие её внутренних модулей .


Когда пользователь впервые видит операционную систему Microsoft


Windows NT ,ему в глаза бросается отчётливое внешнее сходство с полюбив-


шимся интерфейсом системы Windows 3.x .Однако это видимое сходство яв-


ляется лишь незначительной частью Windows NT .


Windows NT является 32-ух разрядной операционной системой с при-


оритетной многозадачностью . В качестве фундаментальных компонентов в


состав операционной системы входят средства обеспечения безопасности и


развитый сетевой сервис .Windows NT также обеспечивает совместимость со


многими другими операционными и файловыми системами , а также с сетями.


Windows NT способна функционировать как на компьютерах , оснащенных


CISC - процессорами со сложной системой команд ( complex instruction set


computing ), так и на компьютерах с RISC - процессорами , имеющими сокра-


щённый набор инструкций ( reduced instruction set computing ) . Операционная


система Windows NT также поддерживает высокопроизводительные системы с


мультипроцессорной конфигурацией .


Знакомым в Windows NT является только внешний облик .За графичес-


ким пользовательским интерфейсом скрываются мощные возможности . При-


водя обзорные сведения по составляющим Windows NT компонентам я поста-


раюсь более детально рассмотреть некоторые из них .


Задачи ,поставленные при создании Windows NT


Система Windows NT не является дальнейшим развитием ранее сущес-


твовавших продуктов . Её архитектура создавалась с нуля с учётом предъяв-


ляемых к современной операционной системе требований . Особенности но-


вой системы ,разработанной на основе этих требований ,перечислены ниже .


· Стремясь обеспечить совместимость
(compatible) новой операционной сис-


темы ,разработчики Windows NT сохранили привычный интерфеис Windows


и реализовали поддержку существующих файловых систем (таких ,как FAT )


и различных приложений (написанных для MS - Dos ,OS/2 1.x ,Windows 3.x и


POSIX ).Разработчики также включили в состав Windows NT средства рабо-


-3-


ты с различными сетевыми средствами .


· Достигнута переносимость
(portability) системы ,которая может теперь ра-


ботать как на CISC , так и на RISC - процессорах .К CISC относятся Intel -


совместимые процессоры 80386 и выше ;RISC представлены системами с


процессорами MIPS R4000 , Digital Alpha AXP и Pentium серии P54 и выше .


· Масштабируемость
(scalability) означает , что Windows NT не привязана к


однопроцессорной архитектуре компьютеров ,а способна полностью испо-


льзовать возможности , предоставляемые симметричными мультипроцес-


сорными системами .В настоящее время Windows NT может функциониро-


вать на компьютерах с числом процессоров от 1 до 32 . Кроме того , в слу-


чае усложнения стоящих перед пользователями задач и расширения предъ-


являемых к компьютерной среде требований ,Windows NT позволяет легко


добавлять более мощные и производительные серверы и рабочии станции


к корпоративной сети .Дополнительные преимущества даёт использование


единой среды разработки и для серверов ,и для рабочих станций .


· Windows NT имеет однородную систему безопасности
(security) ,удовлетво-


ряющую спецификациям правительства США и соответствующую стандарту


безопастности В2 .В корпоративной среде критическим приложениям обес-


печивается полностью изолированное окружение .


· Распределённая обработка
( distributed processing ) означает ,что Windows


NT имеет встроенные в систему сетевые возможности . Windows NT также


позволяет обеспечить связь с различными типами хост - компьютеров бла-


годаря поддержке разнообразных транспортных протоколов и использова-


нию средств “клиент-сервер” высокого уровня ,включая именованные кана-


лы ,вызовы удалённых процедур (RPC - remote procedure call ) и Windows -


сокеты .


· Надёжность и отказоустойчивость
(reliability and robustness) обеспечивают-


архитектурными особенностями ,которые защищают прикладные програм-


мы от повреждения друг другом и операционной системой .Windows NT ис-


пользует отказоустойчивую структурированную обработку особых ситуаций


на всех архитектурных уровнях ,которая включает восстанавливаемую фай-


ловую систему NTFS и обеспечивает защиту с помощью встроенной систе-


мы безопасности и усовершенствованных методов управления памятью .


· Возможности локализации
( allocation) представляют средства для работы во многих странах мира на национальных языках ,что достигается примене-


нием стандарта ISO Unicod ( разработан международной организацией по


стандартизации ).


· Благодаря модульному построению системы обеспечивается расширяе-


мость
(insibility) Windows NT ,что ,как будет показано в следующем разде-


ле ,позволяет гибко осуществлять добавление новых модулей на различные


уровни операционной системы .


Архитектурные модули Windiws NT


Как показано на следующем рисунке ,Windows NT представляет из се-


модульную (более совершенную ,чем монолитная )операционную систему ,ко-


торая состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей.


Основными модулями Windows NT являются (перечислены в порядке следова-


ния от нижнего уровня архитектуры к верхнему ) : уровень аппаратных абст-


ракций HAL (Hardware Abstraction Layer ) ,ядро (Kernel ) , исполняющая систе-


-4-


ма (Executive) ,защищенные подсистемы (protected subsystems) и подсистемы


среды (environment subsystems ).


Модульная структура Windows NT


Краткое описание модульной структуры Windows NT представлено да-


лее .Дальнейший материал посвящён детальному рассмотрению каждого из


компонентов Windows NT ,начиная с уровня аппаратных абстракций HAL ,кото-


рый распологается между аппаратными средствами компьютера и остальной


частью операционной системы .


· Уровень аппаратных абстракций
виртуализирует аппаратные интерфейсы ,


обеспечивая тем самым независимость остальной части операционной сис-


темы от конкретных аппаратных особенностей .Подобный подход позволяет


обеспечить легкую переносимость Windows NT с одной аппаратной плат-


формы на другую .


· Ядро
является основой модульного строения системы и координирует вы-


-5-


полнение большинства базовых операций Windows NT . Этот компонент


специальным образом оптимизирован по занимаемому объёму и эффек-


тивности функционирования .Ядро отвечает за планирование выполнения


потоков , синхронизацию работы нескольких процессоров , обработку аппа-


ратных прерываний и исключительных ситуаций .


· Исполняющая система
включает в свой состав набор программных конст-


рукций привилегированного режима ( kernel - mode ) , представляющих ба-


зовый сервис операционной системы подсистемам среды . Исполняющая


система состоит из нескольких компонентов ; каждая из них предназначена


для поддержки определённого системного сервиса . Так , один из компо-


нентов - монитор безопасности (Security Reference Monitor) - функциониру-


ет совместно с защищёнными подсистемами и обеспечивает реализацию


модели безопасности системы .


· Подсистемы среды
представляют собой защищённые серверы пользова-


тельского режима (user-mode) ,которые обеспечивают выполнение и под-


держку приложений ,разработанных для различного операционного окруже-


ния (различных операционных систем ) . Примером подсистем среды могут


служить подсистемы Win32 и OS/2 .


Уровень аппаратных абстракций


Уровень аппаратных абстракций ( HAL ) представляет собой создавае-


мый производителями аппаратных средств слой программного обеспечения,


который скрывает (или абстрагирует ),особенности и различия аппаратуры от


верхних уровней операционной системы .Таким образом,благодаря обеспечи-


ваемому HALом фильтру ,различные аппаратные средства выглядят аналогич-


но с точки зрения операционной системы ; снимается необходимость специ -


альной поднастройки операционной системы под используемое оборудова -


ние .


При создании уровня аппаратных абстракций ставилась задача подго-


товки процедур ,которые позволяли бы единственному драйверу конкретного


устройства поддерживать функцио

нирование этого устройства для всех


платформ . HAL ориентирован на большое число разновидностей аппаратных


платформ с однопроцессорной архитектурой ; таким образом для каждого из


аппаратных вариантов не требуется отдельной версии операционной сис-


темы .


Процедуры HAL называются как средствами операционной системы


(включая ядро) , так и драйверами устройств .При работе с драйверами уст-


ройств уровень аппаратных абстракций обеспечивает поддержку различных


технологий ввода - вывода (вместо традиционной ориентации на одну аппа-


ратную реализацию или требующей значительных затрат адаптации под каж-


дую новую аппаратную платформу ).


Уровень аппаратных абстракций позволяет также “скрывать” от осталь-


ных уровней операционной системы особенности аппаратной реализации


симметричных мультипроцессорных систем .


Ядро


-6-


Ядро (Kernel) является “сердцем ” Windows NT и работает в тесном


контакте с уровнем аппаратных абстракций . Этот модуль , в первую очередь ,


занимается планированием действий компьютерного процессора . В случае


если компьютер содержит несколько процессоров , ядро синхронизирует их


работу с целью достижения максимальной производительности системы .


Ядро осуществляет диспетчеризацию нитей управления
(threads ,иног-


да называются подзадачами ,ответвлениями или потоками ), которые являют-


ся основными объектами в планируемой системе .Нити управления определя-


ются в контексте процесса ;процесс включает адресное пространство , набор


доступных процессу объектов и совокупность выполняемых в контексте про-


цесса нитей управления . Объектами являются управляемые операционной


системой ресурсы .


Ядро производит диспетчеризацию нитей управления таким образом ,


чтобы максимально загрузить процессоры системы и обеспечить первооче-


редную обработку нитей с более высоким приоритетом . ( Всего существует


32 значения приоритета ,которые сгруппированы в два класса приоритетов :


real-time и variable ).Подобный подход позволяет достичь максимальной эф-


фективности операционной системы .


Под компоненты исполняющей системы , такие как диспетчер ввода -


вывода и диспетчер процессов , используют ядро для синхронизации дейст-


вий .Они также взаимодействуют с ядром для более высоких уровней абст-


ракции ,называемых объектами ядра
;некоторые из этих объектов экспорти-


руются внутри пользовательских вызовов интерфейса прикладных программ


(API) .


Ядро управляет двумя типами объектов .


· Объекты диспетчеризации
(dispatcher objects) характеризуются сигнальным


состоянием ( signaled или nonsignaled ) и управляют диспетчеризацией и


синхронизацией системных операций .Эти объекты включают события , му-


танты ,мутэксы ,семафоры , нити управления и таймеры ( events , mutants ,


mutexes ,semaphores ,threads ,timers ).


· Управляющие объекты
( control objects ) используются для операций управ-


ления ядра , но не воздействуют на диспетчеризацию или синхронизацию .


Управляющие объекты включают в себя асинхронные вызовы процедур ,


прерывания ,уведомления и состояния источника питания ,процессы и про-


фили (asynhcronous procedure calls , interupts ,power notifies, power statuses,processes ,profiles).



Исполняющая система Windows NT


Исполняющая система ( Executive ) , в состав которой входит ядро и


уровень аппаратных абстракций HAL , обеспечивает общий сервис системы ,


который могут использовать все подсистемы среды . Каждая группа сервиса


находится под управлением одной из отдельных составляющих исполняющей


системы :


· диспетчера объектов (Object Manager)


· диспетчера виртуальной памяти (Virtual Memory Manager);


· диспетчера процессов (Process Manager)


-7-


· средства вызова локальных процедур (Local Procedure Call Facility);


· диспетчера ввода - вывода (E/O Maneger);


· мониторы безопасности (Security Reference Monitor).


Монитор безопасности совместно с процессором входа в сиситему


( Logon ) и защищёнными подсистемами реализует модель безопасности


Windows NT .


Верхний уровень исполняющей системы называется системным серви-


сом (System Services ) . Показанный на следующем рисунке системный сервис


представляет собой интерфейс между подсистемами среды пользовательско-


го режима и привилегированным режимом .


Диспетчер кэша


Архитектура ввода - вывода содержит единственный диспетчер кэша


(Cache Manager),который осуществляет кэширование для всей системы вво-


да - вывода .Кэширование (Caching) - метод ,используемый файловой систе-


мой для увеличения эффективности .Вместо непосредственной записи и счи-


тывания с диска ,часто используемые файлы временно сохраняются в кэш -


памяти ;таким образом ,работа с этими файлами выполняется в памяти . Опе-


-8-


рации с данными ,находящимися в памяти , производятся значительно быст-


рее операций с данными на диске .


Диспетчер кэша использует модель отображения файла,которая интег-


рированна с диспетчером виртуальной памяти Windows NT .Диспетчер кэша


обеспечивает службу кэширования для всех файловых систем и сетевых ком-


понентов ,функционирующих под управлением диспетчера ввода - вывода. В


зависимости от объёма доступной оперативной памяти диспетчер кэша мо -жет динамически увеличивать или уменьшать размер кэша .Когда процесс


открывает файл ,который уже находился в кэше ,диспетчер кэша просто копи-


рует данные из кэша в виртуальное адресное пространство .


Диспетчер кэша поддерживает службы типа ленивой записи ( lazy


write) и ленивой фиксации (lazy commit), которые могут значительно увеличить


эффективность файловой системы . В процессе ленивой записи изменения


регистрируются в кэше файловой структуры ,обеспечивающем более быстрый


доступ .Позднее ,когда загрузка центрального процессора снижена , диспет-


чер кэша заносит изменения на диск .Ленивая фиксация подобна ленивой за-


писи .Вместо немедленной маркировки транзакции как успешно завершив-


шейся ,переданная информация кэшируется и позднее в фоновом режиме за-


писывается в журнал файловой системы .


Драйверы файловой системы


В архитектуре ввода - вывода Windows NT управление драйверами


файловой системы осуществляет диспетчер ввода - вывода . Windows NT до-


пускает использование множества файловых систем , включая существующие


файловые системы типа FAT . Для обеспечения совместимости снизу вверх


с операционными системами MS-Dos , Windows 3.x и OS/2 , Windows NT под -


держивает файловые системы FAT и HPFS .


Кроме того ,Windows NT также поддерживает NTFS - новую файловую


систему ,разработанную специально для использования с Windows NT . NTFS


обеспечивает множество возможностей , включая средства восстановления


файловой системы , поддержку Unicode ,длинных имён файлов и поддержку


для POSIX .


Архитектура ввода - вывода Windows NT не только поддерживает тра-


диционные файловые системы ,но и обеспечивает функционирование сете-


вого редактора и сервера в качестве драйверов файловой системы . С точки


зрения диспетчера ввода - вывода , нет никакой разницы между работой с


файлом ,сохранённым на удалённом компьютере сети ,и работой с файлом на


локальном жёстком диске . Редиректоры и серверы могут быть загружены и


выгружены динамически ,так же как и любые другие драйверы ;на одном ком-


пьютере может одновременно находиться большое число редиректоров и


серверов .


Сетевые драйверы


Следующим типом драйверов ,присутствующих в качестве компонента


в архитектуре ввода - вывода ,являются сетевые драйверы .Windows NT вклю-


чает интегрированные возможности работы с сетями и поддержку для рас-


пределённых приложений .Как показано на следующем рисунке работа с се-


-9-


тями обеспечивается рядом сетевых драйверов .


Редиректоры и серверы функционируют как драйверы файловой сис-


темы и выполняются на уровне интерфейса поставщика или ниже , где нахо-


дятся NetBIOS и Windows - сокет .


Драйверы транспортного протокола общаются с редиректорами и сер-


верами через уровень , называемый интерфейсом транспортного драйвера


(TDI - Transport Driver Interface). Windows NT включает следующие транспорт-


ные средства :


· Протокол управления передачей / межсетевой протокол TCP/IP , который обеспечивает возможность работы с широким диапазоном существующих сетей .


· NBF ,потомок расширенного интерфейса пользователя NetBIOS (NetBEUI ) , который обеспечивает совместимость с существующими локальными вы- числительными сетями на базе LAN Manager ,LAN Server и MS-Net .


· Управление передачей данных (DLC - Data Link Control) , которое обеспечи-вает интерфейс для доступа к мэйнфрэймам и подключённым к сети прин-терам .


· NWLink ,реализация IPX/SPX , обеспечивающая связь с Nowell NetWare .


В нижней части сетевой архитектуры находится драйвер платы сетево-


го адаптера .Windows NT в настоящее время поддерживает драйверы уст-


-10-


ройств ,выполненные в соответствии со спецификацией NDIS (Network Device


Inerface Specification ) версии 3.0 .NDIS предоставляет гибкую среду обмена данными между транспортными протоколами и сетевыми адаптерами .NDIS 3.0 позволяет отдельному компьютеру иметь несколько установленных в нём


плат сетевого адаптера .В свою очередь ,каждая плата сетевого адаптера может поддерживать несколько транспортных протоколов для доступа к раз-


личным типам сетевых станций .


Модель безопасности Windows NT


Модель безопасности Windows NT представлена монитором безопас-


ности (Security Reference Monitor),а также двумя другими компонентами : про-


цессором входа в систему (Logon Process) и безопасными защищёнными под-


системами .


В многозадачной операционной системе , каковой является Windows NT приложения совместно используют ряд ресурсов системы ,включая память


компьютера ,устройства ввода - вывода ,файлы и процессор(ы) системы. Windows NT включает набор компонентов безопасности ,которые гарантируют,


что приложения не смогут обратиться к этим ресурсам без соответствующего разрешения .


Монитор безопасности отвечает за проведение в жизнь политики проверки правильности доступа и контроля ,определённой локальной подсистемой безопасности .Монитор безопасности обеспечивает услуги по подтверждению доступа к объектам ,проверке привилегий пользователя и ге- нерации сообщений как для привилегированного режима ,так и для режима пользователя .Монитор безопасности ,подобно другим частям операционной системы ,выполняется в привилегированном режиме .


Процесс входа в систему в Windows NT предусматривает обязатель- ный вход в систему безопасности для идентификации пользователя .Каждый пользователь должен иметь бюджет и должен использовать пароль для обра- щения к этому бюджету .


Прежде чем пользователь сможет обратиться к любому ресурсу компьюте- ра с Windows NT ,он должен войти в систему через процесс входа в систему для того ,чтобы подсистема безопасности могла распознать имя пользовате- ля и пароль .Только после успешного установления подлинности монитор без-опасности выполняет процедуру проверки правильности доступа для опреде-ления права пользователя на обращение к этому объекту .


Защищённость ресурсов - одна из особенностей ,предоставляемая моделью безопасности .Задачи не могут обращаться к чужим ресурсам (типа памяти) иначе ,чем через применение специальных механизмов совместного использования .


Windows NT также предоставляет средства контроля ,которые позво- ляют администратору фиксировать действия пользователей .


Итоги


Подводя итоги всему вышеописанному хочу сказать ,что это только маленькая часть всех возможностей , которые заложены в Windows NT .Хочу


-11-


кратко перечислить достоинства Windows NT :


1. Это современная ОС ,отвечающая требованиям современной аппаратуры !


2. Это прекрасно совместимая с другими ОС !


3. Это многозадачная (мультизадачная) ОС !


4. Это хорошо защищённая ОС !


5. И это удобная и надёжная ОС !


Для составления реферата я пользовался материалами еженедельника ComputerWeek Moscow и материалами книги “Ресурсы Windows NT” издатель-ства “BHV - Санкт-Петербург”.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: на тему

Слов:3382
Символов:28811
Размер:56.27 Кб.