Что мне нужно знать об эволюции windows
Обновлено: 03.07.2024
Революция в мире персональных компьютеров началась 35 лет назад. 20 ноября 1985 года компания Microsoft выпустила свою первую версию операционной системы Windows, на смену MS-DOS. Это была огромная веха, проложившая путь для современных версий Windows, которые мы используем сегодня. Хотя Windows 10 не похожа на Windows 1.0, у нее все еще есть многие из своих исходных основ, таких как полосы прокрутки, раскрывающиеся меню, значки, диалоговые окна и приложения, например, Блокнот и MS Paint.
Windows 1.0 также подготовила почву для работы мышки. Если вы использовали MS-DOS, вы могли только вводить команды, но в Windows 1.0 вы брали в руки мышку и перемещали окна, указывая курсором и щелкая.
Наряду с оригинальным Macintosh мышка полностью изменила способ взаимодействия пользователей с компьютерами. В то же время многие жаловались, что Windows 1.0 слишком много уделяется внимания по взаимодействию с работой мышки, а не командам клавиатуры. Первая версия Windows от Microsoft положила начало битве между Apple, IBM и Microsoft.
Еще в 1985 году для Windows 1.0 требовались две дискеты, 256 килобайт памяти и графическая карта. Если вам нужно было запустить несколько программ, вам нужен был ПК с жестким диском и 512 килобайт памяти. Вы не смогли бы запустить что-либо с 256 килобайтами памяти на современных машинах, но эти базовые спецификации были только началом. Хотя в то время компания Apple была лидером в производстве графических интерфейсов, управляемых мышкой, она по-прежнему сосредоточивалась на сочетании аппаратного и программного обеспечения. Microsoft же создала свою недорогую операционную систему DOS для компьютеров IBM и прочно позиционировалась как компания-производитель программного обеспечения.
Выпустив Windows 1.0, Microsoft сделала важный шаг, сосредоточив внимание на приложениях, программном обеспечении. IBM придерживалась основ архитектуры ПК в течение нескольких лет, но Microsoft упростила создание приложений для конкурентов и разработчиков программного обеспечения, обеспечив относительную открытость Windows и простоту ее перенастройки и настройки. Производители ПК устремились на Windows, и эта операционная система получила поддержку со стороны крупных компаний-разработчиков программного обеспечения. Такой подход к предоставлению программного обеспечения партнерам по оборудованию для продажи их собственных компьютеров создал огромную платформу для Microsoft. Данная платформа позволяла выполнять обновления до любой версии Windows. Посмотрите демонстрационный ролик о возможности обновления Windows 1.0:
Windows уже 35 лет доминирует в сфере персональных компьютерах, и никакие кампании не приблизились к тому, чтобы изменить это, но они, безусловно, были интересными.
Microsoft продолжала улучшать Windows и создавать для нее новые способы использования на различных устройствах, в том числе и в бизнесе, а теперь и еще и перешла в сферу облачных продуктов. Только сейчас, когда популярны современные смартфоны и планшеты, Windows стоит перед самой сложной задачей. Microsoft еще может пережить свой провал в мобильном сегменте, но только вернувшись к своим корням, как истинная компания-разработчик программного обеспечения. Маловероятно, что в 2055 году мы будем отмечать следующие 35 лет становления Windows таким же образом, поэтому давайте оглянемся на то, как операционная система Microsoft изменилась с момента ее скромного начала.
Стив Балмер рекламирует Microsoft Windows 1.0 (1986 год):
История становления операционной системы Windows
С чего все началось: в Windows 1.0 появился графический интерфейс, поддержка мыши и важные приложения. Билл Гейтс возглавил разработку операционной системы после многих лет работы над программным обеспечением для Mac. Windows 1.0 поставлялась как первая графическая операционная система Microsoft для ПК с 16-разрядной оболочкой поверх MS-DOS.
Windows 2.0 продолжала 16-разрядные вычисления с графикой VGA и ранними версиями Word и Excel. Это позволило приложениям располагаться друг над другом, а значки на рабочем столе облегчили использование Windows во время выпуска 2.0 в декабре 1987 года. Microsoft выпустила Windows 2.1 шесть месяцев спустя, и это была первая версия. Windows которой требовался жесткий диск.
Windows 3.0 продолжила наследие графического интерфейса поверх MS-DOS, но включала улучшенный интерфейс с новыми менеджерами программ и файлов. Игра-головоломка Minesweeper, полная скрытых мин, также появилась с обновлением Windows 3.1.
Windows NT 3.5 была вторым выпуском NT и действительно ознаменовала стремление Microsoft к выходу на бизнес решения с важными функциями безопасности и совместного использования файлов. Система также включала поддержку TCP / IP, протокола сетевой связи, который мы все сегодня используем для доступа в Интернет.
С версией Windows 95 началась современная эра Windows. Это было одно из самых значительных обновлений Windows. Microsoft перешла на 32-битную архитектуру и представила меню «Пуск». Настала новая эра приложений, и Internet Explorer появился в обновлении Windows 95.
Windows 98 основывалась на успехе Windows 95 за счет улучшения поддержки оборудования и производительности. Microsoft также уделила особое внимание выходу в сеть Интернет и объединила приложения и функции, такие как Active Desktop, Outlook Express, Frontpage Express, Microsoft Chat и NetMeeting.
Windows ME ориентировалась на мультимедиа и домашних пользователей, но она была нестабильна и содержала большое количество ошибок. Windows Movie Maker впервые появился в ME вместе с улучшенными версиями Windows Media Player и Internet Explorer.
Windows 2000 была разработана для клиентских и серверных компьютеров в компаниях. Основанный на Windows NT, он был разработан для обеспечения безопасности с новой защитой файлов, кешем DLL и аппаратным обеспечением Plug and Play.
Microsoft в Windows XP действительно объединила усилия для сфер домашних пользователей и бизнеса. Windows XP была разработана для клиентских и серверных компьютеров в компаниях. Основанный на Windows NT, он был разработан для обеспечения безопасности с новой защитой файлов, кешем DLL и аппаратным обеспечением Plug and Play.
Windows Vista была воспринята не так, как ME. В то время как Vista представила новый пользовательский интерфейс Aero и улучшенные функции безопасности, Microsoft потребовалось около шести лет на разработку Windows Vista, и она хорошо работала только на новом оборудовании. Контроль учетных записей пользователей подвергся резкой критике, и Windows Vista остается частью плохого цикла выпусков Windows.
Windows 7 появилась в 2009 году, чтобы стать улучшенной альтернативной Vista. Microsoft хорошо поработала над производительностью, настроив и улучшив пользовательский интерфейс и сделав управление учетными записями пользователей менее раздражающим. Windows 7 сейчас одна из самых популярных версий Windows.
Windows 8 удивила радикальным изменением знакомого интерфейса Windows. Microsoft удалила меню «Пуск» и заменила его полноэкранным начальным экраном. Новые приложения в стиле Metro были разработаны, чтобы заменить устаревшие настольные приложения, и Microsoft действительно сосредоточилась на сенсорных экранах и планшетных ПК. Для большинства пользователей настольных компьютеров это было слишком радикально, и Microsoft пришлось переосмыслить будущее Windows.
Windows 10 возвращает знакомое меню «Пуск» и предлагает некоторые новые функции, такие как Cortana, браузер Microsoft Edge и потоковую передачу Xbox One на ПК. Операционная система Windows 10 более продуманна в том числе для гибридных ноутбуков и планшетов, Microsoft так же перешла на модель обслуживания «Windows как сервис», что дало возможность регулярно обновлять систему в рамках глобальной версии.
Windows 10 кардинально не изменилась за последние пять лет. Microsoft изменила различные части операционной системы, чтобы улучшить ее. Больше системных настроек переместилось из традиционной Панели управления в новое приложение «Параметры», а меню «Пуск» теперь выглядит менее блочно. Мы все еще ждем, что принесет Windows 10X (изначально разработанная для устройств с двумя экранами), но Microsoft также улучшила системные значки для Windows 10. 2021 год может принести еще большее визуальных изменений в Windows 10.
А вам, дизайн и стабильность какой версии операционной системы Windows больше нравится?
В начале 80-х был лишь один компьютер, с которым рядовой пользователь мог общаться на «ты» — Lisa от Apple. Проект оказался провальным, но, с одной стороны, он подготовил почву для Mac, а с другой — создал прецедент использования графического пользовательского интерфейса. Изначально идея интерфейса WIMP (Windows, Icons, Menu, Pointer) принадлежала Xerox. Но, не сделав ничего толкового, Xerox передала идею Apple, которая превратила окна, меню, иконки и курсор в главную «фишку» потребительских ПК.
А тем временем компания Microsoft во главе со Стивом Баллмером, Биллом Гейтсом и Полом Алленом работала над операционной системой MS-DOS, командная строка которой была посредником между человеком, «железом» и программами. Пользовательский опыт от MS-DOS был диаметрально противоположным тому, что предлагала система Apple. И, конечно же, Microsoft не могла закрыть на это глаза.
В итоге в 1983 году было объявлено о начале работы над графическим интерфейсом для MS-DOS, а 20 ноября 1985 года официально вышла программная оболочка для MS-DOS под названием Windows 1.0. Системные требования были такими: MS-DOS 2.0, наличие двух дискет или жесткого диска, графического адаптера и минимум 256 КБ оперативной памяти. Windows 1.0 не смогла стать настолько же популярной, как и Macintosh от Apple. Однако Microsoft все равно поддерживала ее на протяжении 16 лет, до 31 декабря 2001 года.
Windows 2.0 — 9 декабря 1987
Microsoft выпускает вторую версию Windows с улучшенной графикой. Windows 2.0 взяла все, что мог дать новый процессор Intel 286, а позже и Intel 386. Был увеличен объем памяти, внедрена функция наложения окон друг на друга, на рабочем столе появились значки, а пользователь мог общаться с системой при помощи «горячих» комбинаций клавиш. Windows 2.0 помогла Microsoft стать самой крупной компанией в разработке ПО.
Windows 3.0 — 22 мая 1990 года
С Windows 3.0 начинается успех системы. Пользовательский интерфейс был переделан под 16-цветную гамму, улучшилась работа с памятью. В это же время выходит комплект разработки программного обеспечения (SDK), благодаря которому с разработчиков была снята часть ответственности за написание драйверов для устройств. А в сентябре 1990 года Windows 3.0 начинает комплектоваться пакетом офисных приложений Microsoft Office, который включал в себя Word, Excel и Powerpoint. За первые два года было продано 10 миллионов копий. Кстати, немалую роль в успехе Windows 3.0 сыграла игра «Сапер», которая и по сей день помогает офисным сотрудникам скоротать на работе время.
Windows NT 3.1 — 27 июля 1993 года
Эта 32-битная операционная система была нацелена на бизнес-сегмент и включала многозадачный планировщик для Windows-приложений, интегрированные сети, безопасность сервера домена, OS/2 и POSIX подсистемы, поддержку нескольких процессорных архитектур. В ней же впервые увидела свет файловая система NTFS. В узких кругах Windows NT 3.1 считалась одной из самых стабильных операционных систем, и неспроста. Ветвь NT развивалась независимо от других ОС семейства Windows, и она не имела ничего общего с MS-DOS. В ее основе лежали плоды сотрудничества Microsoft и IBM над OS/2. Но дружба двух компаний не удалась, и OS/2 3.0 было решено переделать в Windows NT, которая спустя много лет спасет доброе имя операционной системы.
Windows 95 — 24 августа 1995 года
Несмотря на то что Windows 95 была распродана в количестве 7 миллионов копий, общественность относилась к новинке с недоверием и даже некоторой агрессией. В отличие от предыдущих версий, которые устанавливались поверх MS-DOS, новая Windows 95, будучи уже полноценной операционной системой, построенной на базе MS-DOS и Windows 3.0, требовала абсолютного ухода от старых добрых командной строки и конфигурационных файлов autoexec.bat и config.sys. Взамен она предлагала, мягко говоря, не совсем стабильную работу в доселе неизведанной среде. В итоге самую разрекламированную систему окрестили именем «Маздай» (от англ. «must die» — должен умереть) и WinDoze (с англ. «Сонные окна»). Рядовому же пользователю деваться было некуда. Ничего не понимая в популярных среди «программистов» и «фидошников» Linux, OS/2 и WinNT, он был вынужден мириться с «особенностями» Windows 95, регулярно переустанавливая ее, чтобы вновь обрести былую стабильность.
Кстати, именно в Windows 95 сформировался привычный всем графический интерфейс с такими элементами, как кнопка «Пуск» со своим меню, панель задач и рабочий стол со значками. Также пользователи Windows 95 стали первыми, кто узнал, что такое BSOD — «Синий экран смерти».
Windows 98 — 25 июня 1998 года
Разработанная «специально для потребителей», Windows 98 включала в себя поддержку DVD-дисков и USB-устройств, имела утилиту Windows Update, которая автоматически устанавливала обновления операционной системы. Однако наученные горьким опытом общения с «Маздаем», пользователи не спешили переходить на Windows 98, считая ее лишь переходным звеном между Windows 95 и грядущей Windows Millenium, которая как раз и призвана была избавить всех от страданий на пороге нового века.
Windows 2000 Professional — 17 февраля 2000 года
Однако явления Мессии не случилось. Windows 2000 Professional оказалась системой для бизнес-сегмента, в которой помимо реализации упрощенной установки оборудования, поддержки USB-устройств, беспроводных устройств, IEEE 1394 и инфракрасных устройств была масса уязвимостей, которые на протяжении 10 лет латались с помощью нескончаемых обновлений. Некоторые энтузиасты, однако, верили в рекламу Microsoft и, считая Windows 2000 самой безопасной ОС (ведь она принадлежала к семейству Windows NT), с рвением устанавливали ее на домашние компьютеры своим знакомым вместо ненавистного «Маздая».
Windows Millenium Edition (Me) — 14 сентября 2000 года
Очередная злая шутка Microsoft над жаждущими просвета пользователями, Windows Me, была написана на основе кода Windows 95, и поэтому мало кто хотел менять шило на мыло. Между тем, новая система получила весьма полезную утилиту «Восстановление системы», которая в случае критической ошибки позволяла откатиться к ранее сохраненному состоянию без сноса и повторной переустановки системы и всех программ. Поскольку Windows Me предназначалась для конечного пользователя, она включала в себя средства для просмотра и редактирования видео — Windows Media Player и Windows Movie Maker. WinMe стала последней системой на базе Windows 95.
Windows XP — 25 октября 2001 года
И вот случилось то, чего все так ждали. Появилась красивая, понятная, быстрая, стабильная Windows, которая сразу же сожгла все мосты, заставив позабыть все — от Windows 95 до Windows ME, — как страшный сон. Кодовое имя новой системы Windows NT 5.1 внушало знающим людям еще больше уверенности. Да, все блага систем семейства Windows NT теперь доступны и для простых смертных, причем в наилучшем виде.
Вплоть до августа 2012 года Windows XP была самой используемой операционной системой для доступа в интернет.
Windows Vista — 30 января 2007 года
И вновь Microsoft терпит неудачу. В памяти людей Windows Vista осталась как медленная, глючная, нестабильная система с красивым интерфейсом, который энтузиасты переносили на лишенную всех этих недостатков и проверенную временем Windows XP. Тем не менее Microsoft все же продала более 100 миллионов лицензий Vista в течение первого года продаж.
Windows 7 — 22 октября 2009 года
К новой операционной системе не было никаких вопросов. Быстрая, стабильная, с красивым интерфейсом Aero, Windows 7 стала быстро разлетаться по домашним и офисным компьютерам. Некоторые знатоки, однако, замечали, что XP более подходит для некоторых задач, чем «Семерка». Например, жесткие диски свежекупленных нетбуков с Windows 7 Starter тут же форматировались и отдавались под Windows XP. Также к Windows 7 настороженно относились в среде тех музыкантов и звукорежиссеров, которые выбрали PC, а не Mac.
Windows 7 научилась правильно работать с различными сетями, самостоятельно устанавливать драйвера к подключаемым устройствам, получила такую совершенную систему безопасности, которая снимает необходимость устанавливать сторонний антивирус. Также в Windows 7 появилась поддержка сенсорных экранов, которая полностью реализовалась лишь в следующей версии.
Windows 8 — 26 октября 2012 года
Операционная система Windows 8 получила полностью переработанный «плиточный» интерфейс Metro, задачей которого было привести мобильные устройства с сенсорным экраном и компьютеры к схожему пользовательскому опыту. Для удобства работы с ПК без сенсорного экрана в систему был встроен и «классический» рабочий стол. Кнопку «Пуск» убрали, заменив ее «активным углом», нажатие на который открывало стартовый экран с «плитками». Плитки на стартовом экране можно перемещать и группировать, давать группам имена и изменять размер плиток.
Windows 8 — это типичный продукт своего времени. Здесь есть магазин приложений с интерфейсом Metro, поддержка единой учетной записи Microsoft для синхронизации разных устройств между собой, интеграция облачного сервиса OneDrive и социальных сетей Facebook и Twitter.
Сегодня подавляющая часть компьютеров все еще работает под Windows XP и Windows 7, и многие еще не успели (или на захотели в силу своего консерватизма) попробовать на вкус «плиточную» Windows 8, однако уже скоро появится Windows 10.
Несколько дней назад в сеть просочился образ ранней версии Windows 11. Различные издательства провели тесты по производительности и пришли к неутешительному выводу: Windows 11 в среднем работает хуже, чем Windows 10. Но расстраиваться рано! Проблемы производительности могут быть связаны с «сыростью» слитого образа и нюансами совместимости с текущими программами. Так или иначе, 24 июня состоится официальная презентация нового поколения операционных систем Windows, которая, возможно, даст ответы на многие вопросы. Если сегодня у вас есть настроение для ностальгии, предлагаем вам окунуться в мир Windows: познакомиться с историей, как менялась ось и что у нее внутри.
История Windows
В начале 80 годов прошлого века компания IBM работала над персональным компьютером на базе процессора Intel 8088. С середины 70 годов компания Microsoft была основным поставщиком Basic для восьмибитных микрокомпьютеров. Когда IBM обратилась к Microsoft для лицензирования Basic для их нового компьютера IBM PC, Microsoft согласилась, а также посоветовала обратиться к компании Digital Research для лицензирования операционной системы CP/M. Но, получилось так, что глава Digital Research не нашел в своем графике времени для встречи для IBM, и IBM снова обратилась к Microsoft, теперь уже с просьбой решить вопрос операционной системы для IBM PC. Microsoft купила клон ОС CP/M у компании Seattle Computer Products и перенесла её на IBM PC. Итоговым названием получившейся ОС стало MS-DOS 1.0.
Первые продукты с названием «Windows» от Microsoft не были операционными системами. Это были графические среды для MS-DOS. На фоне успеха, в том числе и коммерческого, пользовательского интерфейса на Apple Lisa, компания решила реализовать графический интерфейс на IBM PC с MS-DOS. В отличии от относительно дешевых IBM PC, Apple Lisa стоили дорого (почти 10 тысяч долларов), и немногие покупатели могли позволить купить их. Microsoft решила занять нишу дешевых компьютеров с графическим интерфейсом. При этом низкая стоимость достигалась экономией на комплектующих и более низкая производительность, по сравнению с Lisa, избежать не получилось. Так, в 1985, 1987 и в 1990 выходят первые три версии Windows — 1.0, 2.0 и 3.0. Причем за первые шесть месяцев после релиза Windows 3.0 было продано более 1 миллиона экземпляров. Дальнейшее развитие Windows можно разделить на два направления — Windows на базе MS-DOS и Windows на базе NT.
Windows 1.01
Windows 9x
Windows на базе MS-DOS или Windows 9x не были первыми ОС от Microsoft, но они продолжали «старые традиции» и были построены на основе 16-битного кода MS-DOS. В августе 1995 года была выпущена Windows 95 — первая система семейства Windows 9x. Она уже была полноценной операционной системой с соответствующими возможностями. Однако у системы были проблемы с безопасностью (например, не было «администратора») и с изоляцией приложений. Зависание 16-битного приложения приводило к блокировке всей системы. Проблемы со стабильностью достались и Windows 98 и Windows ME, которые отличались от выпуска 95 года рядом небольших обновлений.
Windows NT
В целом, к концу 80-х годов в Microsoft появилось понимание о необходимости разработки операционной системы не на базе MS-DOS. Параллельно с разработкой софта, связанного с MS-DOS, Microsoft наняла команду инженеров из компании DEC для разработки новой 32-битной операционной системы. Главой группы стал Дэйв Катлер — один из главных разработчиков ОС VMS. Новая система была названа NT — от сокращения New Technology. Основной упор при разработке NT делался на безопасность и надежность системы, а также на совместимость с Windows на MS-DOS. Так получилось, что опыт при разработке VMS повлиял на NT и сходство между ними стало причиной спора между DEC и Microsoft. По итогу спор был решен во внесудебном порядке.
Дэйв Катлер
Первая система Windows называлась Windows NT 3.1 и была выпущена в 1993 году. Это была первая ОС от Microsoft. Индекс 3.1 был выбран для соответствия Windows 3.1 на MS-DOS. Эта версия не имела особого успеха. Для NT требовалось больше памяти, 32-разрядных приложений на рынке было мало, возникали проблемы с совместимостью драйвером. Достичь поставленных целей смогли в NT 3.5. А первым серьезным обновлением для NT стала версия 4.0 в 96 году. Теперь эта система была мощна, надежна и безопасна, а также обеспечивала тот же интерфейс, что и Windows 95 (которая к тому моменту была чрезвычайно популярной).
Windows NT 3.1
В 2000 году вышла новая версия Windows — Windows 2000. Она развивала идеи, заложенные в системы NT. Был добавлена технология Plug-and-Play, управление электропитанием и улучшен интерфейс пользователя.
Windows 2000
Успех Windows 2000 задал вектор развития для следующего поколения — Windows XP. В «хрюшке» Microsoft улучшила совместимость, интерфейс стал более дружелюбным. Стратегия Microsoft завоевывать аудиторию уже знакомыми системами дала плоды — за несколько лет Windows XP была установлена на сотнях миллионах ПК. Эпоха MS-DOS подошла к концу.
Следующий проект Microsoft пал жертвой собственных амбиций. Через пять лет после Windows XP, в 2006 году на свет вышла Windows Vista. В ней был переделан графический интерфейс, переработаны и добавлены функциональные возможности в плане безопасности. Была улучшена производительность, надежность.
Первоначальные планы Microsoft по поводу Vista были настолько обширны, что через несколько лет после начала разработки проект пришлось сильно ограничить. Vista включала в себе 70 миллионов строк кода, часть которого составлял «причесанный» код XP. Неудача Vista отчасти с тем, что она вышла не в то время. На 2006 год пришелся бум недорогих компьютеров, которые не могли обеспечить достаточную для Vista производительность.
Windows Vista
Проблемы Vista были учтены при разработке Windows 7. Microsoft уделила большее внимание тестированию и производительности новой системы. Windows 7 быстро вытеснила Vista, а затем и XP, став самой популярной версией Windows до появления Windows 10 (сейчас Windows 7 на втором месте по популярности).
Бум смартфонов в начале 2010-х подтолкнул Microsoft к созданию операционной системы, которую можно было бы развернуть на разных устройствах: на телефонах, планшетах, приставках и т. д. В результате этой работы мир узрел Windows 8. «Восьмерка» построена на модульном подходе MinWin для получения небольшого ядра ОС, которое можно было бы расширить на линейку других типов устройств. Но аудитория встретила холодно такой подход. Многие люди критиковали «смартфоноподобный» интерфейс на ПК, отсутствие кнопки пуск. Для решения многих проблем Microsoft выпустила обновление под названием Windows 8.1, которая, помимо исправления имеющихся ошибок, добавила новые функции.
И вот, к 2015 году Microsoft выпускает Windows 10. При разработке Microsoft продолжала развитие идеи единой системы для разных устройств. В «десятке» появилась голосовая помощница Кортана, вернули меню «Пуск», улучшена системная безопасность.
Технические аспекты
Чтобы осветить все технические аспекты и тонкости операционной системы Windows понадобится не менее 1000 страниц. Для особо любопытных советуем 7-е издание «Внутреннего устройства Windows« Марка Руссиновича, специалиста по внутреннему устройству Windows. Также можно почитать «Современные операционные системы« Эндрю Таненбаума и «Operating System Concepts«: в обеих книгах есть главы, посвященные Windows. Здесь же ограничимся рассмотрением инструментов взаимодействия приложений пользователя с операционной системой (Windows API) и архитектуры «оси».
Архитектура
Во многих многопользовательских операционных системах сама ОС отделяется от приложений. Код ядра ОС выполняется в привилегированном режиме процессора (режим ядра). Для него доступны системные данные и оборудование. В непривилегированном режиме (пользовательский режим) выполняется код приложений. Ему предоставляется ограниченный набор интерфейсов и ограниченный доступ к системным данным. Прямой доступ к оборудованию заблокирован. При вызове программой пользовательского режима системной функции процессор выполняет специальную команду, переключающую вызывающий поток (последовательность команд внутри процесса, планируемая Windows для исполнения) в режим ядра. Когда системная функция завершается, операционная система переключает контекст потока обратно в пользовательский режим и дает возможность вызывающей стороне продолжить работу.
Рассмотрим ключевые системные компоненты, формирующие архитектуру системы. На рисунке ниже представлена упрощенная схема, на которой опущены некоторые элементы, например, сетевые компоненты и различные уровни драйверов. Первое, на что стоит обратить внимание — это линия, разделяющая части пользовательского режима и режима ядра. Как упоминалось выше, потоки пользовательского режима выполняются в закрытом адресном пространстве процессов. На время выполнения в режиме ядра они получают доступ к системному пространству. Таким образом, системные процессы, пользовательские процессы, процессы служб и подсистемы среды обладают собственным закрытыми адресными пространствами.
Упрощенная схема архитектуры Windows
Вторая линия разделяет компоненты режима ядра и гипервизор (Hyper-V). Гипервизор перехватывает многие привилегированные операции, выполняемые ядром, и эмулирует их таким образом, чтобы позволить на одной и той же машине одновременно работать нескольким операционными системам. Гипервизор работает на том же уровне привилегий процессора (0), что и ядро. Но из-за использования специализированных команд процессора (VT-x у процессоров Intel, SVM у АMD) он может изолироваться от ядра с сохранением контроля над ним и приложениями. Поэтому некоторые иногда применяют термин «кольцо -1».
Четыре базовых типа процессов пользовательского режима:
- Пользовательские процессы. Эти процессы относятся к одному из следующих типов: 32- или 64-разрядные приложения Windows (приложения Windows Apps, работающие на базе среды Windows Runtime в Windows 8 и выше, включаются в эту категорию), 16-разрядные приложения Windows 3.1, 16-разрядные приложения MS-DOS, 32- и 64-разрядные приложения POSIX. Заметим, что 16-разрядные приложения могут выполняться только в 32-разрядных версиях Windows, а приложения POSIX в Windows 8 уже не поддерживаются.
- Процессы служб. В эту категорию входят процессы, являющиеся хостами для служб Windows (например, службы планировщика задач и диспетчер печати). Обычно к службам предъявляется требование независимости выполнения от входа пользователя. Многие серверные приложения Windows (например, Microsoft SQL Server и Microsoft Exchange Server) также включают компоненты, выполняемые как службы.
- Системные процессы. Фиксированные процессы, такие как процесс входа или диспетчер сеансов, не являются службами Windows. Другими словами, они не запускаются диспетчером служб.
- Серверные процессы подсистем среды. Такие процессы реализуют часть поддержки среды ОС, предоставляемой пользователю и программисту. Изначально в Windows NT было три подсистемы среды: Windows, POSIX и OS/2. Подсистема OS/2 включалась только до Windows 2000, подсистема POSIX в последний раз была включена в Windows XP.Ultimate- и Enterprise-выпуски клиента Windows 7. Все серверные версии Windows 2008 R2 включают поддержку расширенной подсистемы POSIX, называемой SUA (Subsystem for UNIX-based Applications). Сейчас подсистема SUA не поддерживается и уже не включается как необязательное часть в версии Windows (Windows 10 версии 1607 включает подсистему Windows для Linux — WSL, Windows Subsystem for Linux).
Компоненты режима ядра:
- Исполнительная система. Она содержит базовые сервисные функции ОС: управление памятью, управление процессами и потоками, безопасность, ввод/вывод, сетевая поддержка и межпроцессные коммуникации.
- Ядро Windows. Низкоуровневые функции ОС: планирование потоков, диспетчеризация прерываний и исключений и многопроцессорная синхронизация. Также ядро предоставляет набор функций и базовых объектов, которые используются исполнительной системой для реализации высокоуровневых конструкций.
- Драйверы устройств. Сюда входят как драйверы физических устройств, преобразующие вызовы пользовательских функций ввода/вывода в конкретные запросы ввода/вывода к устройству, так и драйверы устройств, не относящихся к физическому оборудованию, например драйверы файловой системы или сетевые драйверы.
- Слой абстрагирования оборудования (HAL). Прослойка кода, изолирующее ядро, драйверы устройств и прочий исполняемый код Windows от платформенно-зависимых различий в работе оборудования, например различий между системными платами.
- Оконная и графическая система. Реализация функций графического интерфейса (GUI), также известных как функции GDI: работа с окнами, элементы пользовательского интерфейса и графический вывод.
- Уровень гипервизора. Включает всего-навсего один компонент: сам гипервизор. В этой среде нет ни драйверов, ни других модулей. При этом сам гипервизор состоит из нескольких внутренних уровней и служб: собственный диспетчер памяти, планировщик виртуальных процессов, управление прерываниями и таймером, функции синхронизации, разделы (экземпляры виртуальных машин) и внутрипроцессные коммуникации (IPC, Inter-Process Communication) и многие другие.
| Имя файла | Компоненты |
| Ntoskrnl.exe | Исполнительная система и ядро |
| Hal.dll | HAL |
| Win32k.sys | Часть подсистемы Windows режима ядра (GUI) |
| Hvix64.exe (Intel), Hvax64.exe (AMD) | Гипервизор |
| .sys в \SystemRoot\System32\Drivers | Основные файлы драйверов: DirectX, Volume Manager, TCP/IP и поддержка ACPI |
| Ntdll.dll | Внутренние вспомогательные функции и заглушки диспетчеризации системных сервисных функций |
| Kernel32.dll, Advapi32.dll, User32.dll, Gdi32.dll | Dll основных подсистем Windows |
Windows API
Windows API (Application Programming Interface) — это программный интерфейс пользовательского режима для Windows. До появления 64-разрядной версии операционной системы программный интерфейс 32-разрядных версий Windows назывался Win32 API в отличие от исходного 16-разрядного Windows API (программный интерфейс для исходных 16-разрядных версий Windows). На данный момент термин Windows API или Win32 API относят как к 32-разрядным, так и к 64-разрядным версиям.
В «доисторические времена» Windows API состоял только из функций в стиле C. Выбор языка C был обусловлен тем, что написанный на нем код также мог использоваться из других языков. Он являлся достаточно низкоуровневым для предоставления сервиса ОС. Но огромное количество функций в сочетании с недостаточной последовательностью выбора имен и отсутствием логических группировок (вроде пространств имен C++) привели к тому, что в некоторых новых API используется другой механизм — модель COM.
WinRT
В Windows 8 появился новый API и исполнительная среда поддержки Windows Runtime (WinRT). WinRT состоит из платформенных сервисов, предназначенных для разработчиков приложений Windows Apps (приложения Windows Apps подходят для устройств, начиная от миниатюрных IoT-устройств до телефонов, планшетов, десктопных систем, ноутбуков и даже Xbox One и Microsoft HoloLens).
Н ачало 70-х годов. Люди все еще работают на пишущих машинках и только единицы знают о микрокомпьютерах. Лишь два молодых и талантливых энтузиаста, Билл Гейтс и Пол Аллен, уверены, что ПК — это дорога в будущее, поэтому в 1975 году они создают свою небольшую компанию с названием Microsoft.
На заре MS-DOS
Летом 1980 года в компанию приходит Стив Бальмер, который учился с Гейтсом в Гарвардском университете, на должность помощника руководителя компании.
А в июле к Microsoft обращается компания IBM, по поводу проекта с кодовым названием Chess, после чего, компания концентрируется на создании новой операционной системы, платформы, которая будет связующим звеном между программами и оборудованием, системы которая будет называться MS-DOS.
Windows 1.0. Революционные окна
Выход первой операционной системы с графическим интерфейсом Microsoft объявили под названием Interface Manager еще в 1983 году, но вышла она официально 20 ноября 1985 под названием Windows 1.0, так как именно это название точно описывало область экрана(окно), на которой производятся вычисления.
Windows 2.0. Больше окон, выше скорость
Через два года после выхода первой Windows, 9 декабря 1987 года, Microsoft выпускает вторую версию новой операционной системы, которая увеличила объем памяти и имеет функцию наложения окон друг на друга. Новинкой стали значки на рабочем столе, а также использование сочетаний клавиш для управления работой системы.
Windows 2.0 предназначалась для процессора Intel 286, а после обновления и для 386-ой версии. Эта операционная система стала надежнее и быстрее своих предшественниц, благодаря чему Microsoft стала самой крупной в мире компанией по разработке ПО.
Windows 3.0, Windows NT. Улучшенная графика и производительность
22 мая 1990 года компания Microsoft объявила о создании Windows 3.0, которая разошлась тиражом в 10 миллионов копий за первые два года. Благодаря этому операционная система Windows стала самой популярной в мире.
В третьей версии разработчики улучшили графику и производительность. Помимо обновленных стандартных программ, в эту версию ОС стали входить и игры, которые присутствуют в новейших версиях Windows и по сей день.
Windows 95. Эпоха расцвета персональных компьютеров
Во второй половине августа 1995 года компания Microsoft выпускает новейшую версию своей операционной системы на 12 языках, продавая за первый месяц 7 миллионов ее копий. Эта ОС стала самой разрекламированной за всю историю компании. Все ролики на телевидении и все статьи в СМИ говорят об этой Windows.
Именно тогда наступает эпоха Интернета, поэтому в новую операционную систему была добавлена программа для просмотра веб-станиц Internet Explorer, а также поддержка сетевых подключений. Кроме того, в Windows впервые была добавлена кнопка меню «Пуск», которая значительно облегчила работу с этой операционной системой.
Windows 98. Закат MS-DOS
Первая система, которая была разработана в первую очередь для домашнего пользования, стала Windows 98, выпущенная 25 июня 1998 года. С помощью ее стало намного легче пользоваться интернетом, также была встроена поддержка чтения USB и DVD. Эта Windows стала последней, которая работала на основе MS-DOS.
Windows Me. «M» - значит мультимедийный
После выхода Windows 98, в Microsoft продолжили адаптацию своих систем под домашнее использование, поэтому в новой Windows Me стало доступным много различных функций для работы с мультимедиа. Также в новой системе была более продуманная безопасность. Стала доступной функция резервной копии и восстановления системы, что позволяло быстро устранить появившиеся проблемы без сноса и новой установки операционной системы.
Windows 2000
Эта версия Windows была создана, в первую очередь, для офисной работы и призвана заменить версию 1995 года. В ней было реализовано много мелких, но приятных улучшений, а также поддержка мобильных компьютеров.
Windows XP – скорость, удобство, стабильность
25 октября 2001 года вышла новая ОС от Microsoft с обновленным дизайном, которая, в первую очередь ориентировалась на удобство пользования. Она была названа Windows XP. Система включала в себя поддержку 25 языков.
Именно эта ОС стала самой популярной среди всей линейки Windows. Именно в ней была реализована защита от сетевых вирусов, а так же встроена функция автоматического обновления компонентов системы. Windows XP стала самой понятной, удобной, стабильной и быстрой платформой, сравнительно со всеми предыдущими версиями системы.
Windows Vista. Космический корабль
Через пять лет после выхода Windows XP стартует новая операционная система от Microsoft, под названием Vista. Интерфейс системы, благодаря настраиваемым гаджетам, стал напоминать панели управления космическим кораблем из фантастических фильмов. Кроме обновлений в дизайне, также стало новинкой шифрование жестких дисков, что в разы увеличивало безопасность работы с системой, но, из-за различных недочетов, уменьшало стабильность.
Windows 7. Воздушный интерфейс.
В конце первого десятилетия XX века началась эра беспроводных сетей, а продажи ноут- и нетбуков превышают продажи персональных компьютеров, поэтому новая Windows научилась правильно работать с различными сетями, самостоятельно устанавливать драйвера к подключаемым устройствам, а система безопасности Windows стала настолько надежной, что уже практически не требуется сторонний антивирус для безопасной работы с компьютером.
Также в Windows 7 были представлены новые способы работы с окнами, благодаря чему работа за компьютером стала намного быстрее и удобнее. Также новинкой стала новая функция поддержки сенсорных экранов, которая, правда, полноценно была реализована в следующей по счету версии ОС, в.
Windows 8. Новая эра.
Это самая новая и самая удобная операционная система от Microsoft. Впервые в ней был представлен новый интерфейс для работы с меню «Пуск», под названием Metro. Именно она стала полностью адаптирована, как под ПК и ноутбуки, так и под планшетные компьютеры. Спектр применения Windows 8 достаточно широк и подходит как для просмотра мультимедиа и различных приложений, так и для серьезных вычислений. Именно эта платформа открыла новую эру работы с компьютерами, где управление происходит при помощи так называемых плиток, а приложения можно запускать прямо из магазина.
Что далее?
Но что же будет далее? На этот вопрос ответить очень сложно, так как мир высоких технологий не стоит на месте и достаточно непредсказуем. Есть мнение, что новые операционные системы будут все более оптимизироваться для работы с планшетными компьютерами и ориентироваться больше на беспроводные технологии. Хотя кто знает, что будет дальше? Время покажет.
Читайте также: