Windows это закрытая операционная система

Обновлено: 06.07.2024

Операционная система — самое важное программное обеспечение, благодаря которому пользователь может использовать мощности «железа» для решения конкретных задач. ОС координирует работу всех комплектующих и предоставляет каждой программе быстрый полный доступ к аппаратным ресурсам.

Операционная система есть в любом устройстве — планшете, компьютере, смартфоне, ноутбуке и т. д. Без нее не сможет функционировать ни один девайс, оставаясь просто набором комплектующих.

Чтобы пользователь мог свободно работать в различных приложениях, для операционных систем разработали графическую оболочку (интерфейс, GUI). Ранее для работы в ОС использовали интерфейс командной строки. Человек вводил особые команды, а компьютер воспроизводил их на черном экране. Сейчас этот способ неприемлем за счет своей замедленности и неудобства. Пользователи начали управлять машиной с помощью курсора и мыши только после внедрения графического интерфейса в Windows 95, что сразу обеспечило высокую популярность этой операционной системы.

Функции ОС

Операционная система эффективно распределяет ресурсы аппаратной части между установленным программным обеспечением, не допуская замедлений либо остановки процессов. ОС загружает процессор, управляет свободным пространством оперативной и постоянной памяти, инсталлирует, обновляет и удаляет различный софт (под руководством пользователя) и выполняет другие функции.

Сегодняшние операционные системы работают в режиме многозадачности — одновременно проводят множество процессов.

Какими должны быть ОС

Современные операционные системы должны отлично справляться с выполнением возложенных на них функций. Также пользователи ценят следующие особенности ОС:

Производительность. Обеспечение оптимального времени завершения операций и реагирования системы.
Надежность — работа без сбоев и отказов.
Расширяемость — возможность внедрения в систему новых модулей, реализующих дополнительные функции.
Совместимость — взаимодействие разных ОС или их версий. Новая версия может запускать приложения, разработанные для предыдущих вариаций. Или одна операционная система способна работать с софтом, созданным для другой (и наоборот).

Немаловажную роль играет и переносимость — способность ОС «переехать» на другую аппаратную платформу, претерпев минимум изменений.

Виды операционных систем

Покупая компьютер, вы получаете готовое к работе устройство с установленной операционной системой. По желанию ее можно усовершенствовать или заменить на другую, а так же инсталлировать любую ОС поверх существующей. Графический интерфейс каждой системы (и даже ее версий) имеет различный стиль оформления. Каждый пользователь выбирает свой вариант для использования на персональном компьютере. Расскажем о трех самых популярных ОС: Windows, Linux и Mac OS.

Windows – самая популярная ОС

Популярность ОС Windows от Microsoft подтверждена огромным количеством компьютерных пользователей — более чем 90%. Первая версия операционной системы появилась в 1985 г. под названием 1.0. По сути это был усовершенствованный MS-DOS. Сегодня Microsoft выпустила Windows 10 и пока не собирается разрабатывать следующие версии. Компания создает только обновления, которые могут кардинально изменять интерфейс и функционал.

Преимущества ОС Windows:

Постоянная поддержка аппаратной части (видеокамер, аудио- и видеокарт и т. д.).
Простота инсталляции программного обеспечения (файл достаточно скачать и двойным кликом запустить установщик).
Понятный удобный интерфейс, который может освоить даже ребенок.
Большой выбор приложений для ОС Windows.

К недостаткам можно отнести длительный запуск ОС, постоянную инсталляцию обновлений, обеспечивающих безопасность, серьезные проблемы при попадании вирусов, частую нестабильность системы и «пожирание» ресурсов.

Linux — надежная и безопасная ОС

ОС Linux основана на базе Unix, состоит из пакетов. Если ОС Windows отводит каждой программе свою папку, то Linux распределяет файлы по разным директориям. В одном месте лежат данные о запуске приложения, в другом — о конфигурации и т. д.

Преимущества ОС Linux:

Свободный доступ. Достаточно бесплатно скачать образ системы, записать его на флешку и инсталлировать на персональный компьютер.
Бесплатное ПО.
Преобразование софта. Продвинутые пользователи могут писать свои программы или изменять действующие.
Запуск программного обеспечения для Windows через специальные приложения — эмуляторы.
Оригинальность архитектуры ОС и трудности с созданием и активацией вредоносных кодов на Linux. Благодаря этой особенности операционная система отличается высокой безопасностью и служит надежным стражем значительной части серверов.

К минусам ОС Linux относятся небольшое количество поддерживаемых устройств (принтеров, аудио- и видеокарт), игр и приложений. Разнообразный софт остается в сфере действия Windows, т. к. производителям невыгодно создавать бесплатные программы. К тому же пользователям необходимо постоянно самообучаться и искать решения проблем с программной и аппаратной частью на различных тематических форумах.

Хотя Windows пользуется особой популярностью, Linux тоже имеет немало поклонников. С каждой новой версией системы разработчики увеличивают количество поддерживаемых устройств. Постепенно улучшают дистрибутивы: графический интерфейс становится более приятным, менеджеры пакетов — практичными, а программное обеспечение пополняется новыми продуктами

Mac OS — операционная система только для работы

Apple разработала эту операционную систему для установки на свои же компьютеры. Как и Linux, она создана на основе Unix. Отличие от предыдущей ОС заключается в закрытом программном коде и платности продукта. В этом есть неоспоримые плюсы — разработчикам выгодно совершенствовать старые и создавать новые приложения, ускорять их работу и повышать эффективность взаимодействия с аппаратной частью и другим софтом. Минус этой ОС достаточно ощутимый — для нее нет игр. Mac OS создана исключительно для работы, а не для отдыха.

Мобильные ОС

Техническая часть мобильных гаджетов очень сильно отличается от той, которой располагают компьютеры. Поэтому рабочие процессы на смартфонах, mp3-плеерах, планшетах и другие девайсах регулирует особое программное обеспечение: Android от Google, Windows Phone от Microsoft и iOS от Apple.

Эту операционную систему Apple устанавливает только на свои мобильные девайсы. Удобная, привлекательная, скоростная ОС. Многие пользователи, выбирая новый гаджет, отдают предпочтение именно этой качественной многофункциональной системе, для которой разработчики часто выпускают обновления. Закрытая iOS обладает высоким уровнем защиты. Система поддерживает работу более 1 млн. приложений, но скачать их можно только в App Store.

Android

На ОС Android работает преобладающее количество современных мобильных гаджетов. Система является ответом на выход IOS. Android — открытая система, функциональная и очень удобная. Разработчики так же регулярно издают различные обновления, исправляющие ошибки и улучшающие работу пользователей. Для системы создано более миллиона приложений, которые можно устанавливать из Google Play и сторонних магазинов (последнее нельзя сделать на iOS).

Windows Phone

ОС имеет плавный, стабильный и быстрый интерфейс, отличную защиту от проникновения вирусов и регулярные обновления. Приложения из Windows Phone Store обладают оптимизированным кодом, благодаря чему отличаются высокой скоростью работы и экономичностью расходования заряда батареи. Microsoft интегрировал в ОС пакет Office 2013, позволяющий просматривать и редактировать на экране гаджета любой документ.

Но есть и некоторые минусы:

Недостаточное разнообразие софта в Windows Phone Store.
Минимум возможностей для персонализации экрана девайса.
Долгий путь к установке рингтона.
Нереализованный принцип многозадачности. Пользователь хоть и может запустить несколько приложений, но качественно функционировать будет только одно.

Если сложить все преимущества и недостатки, Windows Phone станет отличным выбором при решении большинства задач.

Типы разрядных операционных систем

Сначала дадим понятие разрядности. Это — число битов, которое способно одновременно обработать конкретное устройство. В нашем случае в роли последнего выступает операционная система. Сегодня используют 2 разрядности — 32- и 64-битную. Обозначают их, соответственно, x32 и x64. Первая одновременно обрабатывает 32 бита данных, вторая — 64.

Системы разных разрядностей отличаются и другими параметрами:

x32 задействует максимум 3,5 ГБ оперативной памяти, даже если объем последней значительно больше. x64 же поддерживает до 128 ГБ.
x64 работает и в 32-, и в 64-битном режиме, x32 — только в 32-битном.
Для x64 необходимы особые драйвера (которые можно так же легко найти).
Центральный процессор должен поддерживать 64-битные ОС, иначе они не будут работать.

Если на компьютере установлен многоядерный процессор (или процессоры), то x64 поднимет его производительность. Но, когда объем оперативной памяти составляет не более 4 ГБ, имеет смысл поставить x32 для экономии ресурсов ОЗУ. Многие пользователи считают, что x32 и x86 — это одна и та же система. Но это далеко не так. Сочетанием x86 обозначают архитектуру микропроцессора и аппаратную платформу. Она относится и к x32 (x86_32 bit), и к x64 ( x86_64 bit).

Какую операционную систему выбрать

На основе нашей статьи вы сможете определить, какая операционная система подойдет для вашей деятельности. Цените удобство и простоту — выбирайте Windows, интересно изучать компьютерные процессы — Linux. Если же вам необходимо только работать, то лучше всего установить MacOS. Изучайте новые системы и выбирайте наиболее подходящий вариант.

Заключение

Если вам нужна помощь при выборе, установке, настройке ОС в вашей компании, или необходимы услуги ИТ аутсорсинга, то обратитесь к специалистам «АйТи Спектр». Возьмем на себя ответственность за стабильную работу вашей ИТ инфраструктуры.

Здравствуйте, начинающие пользователи компьютера! Вместе с вами постараемся разобраться в том, что такое Windows и зачем оно нам нужно.

Windows — это операционная система, сделанная корпорацией Microsoft (Майкрософт). Операционная система (ОС) — это главная программа, которая запускается при включении компьютера. Она позволяет пользователям компьютера работать с файлами, пользоваться Интернетом и запускать в окошках другие программы, игры, фильмы, музыку. Windows переводится как "окна".

Операционная система Windows платная. Если вы покупаете компьютер с уже установленной Windows, то часть денег вы платите за операционную систему. Для подтверждения того, что вы являетесь владельцем Windows, может потребоваться лицензионный ключ. Такое бывает, например, если вы переустановили Windows. Лицензионный ключ это набор символов вида "XXXXX-XXXXX-YYYYY-YYYYY-ZZZZZ". Он может быть указан в наклейке на корпусе вашего компьютера или на диске с Windows. Перепишите лицензионный ключ на листок и сохраните, может пригодиться. Наклейка выглядит примерно так:

Вместе с Windows на компьютер устанавливается набор программ, необходимых для повседневного использования:

Калькулятор.
Редактор Notepad (блокнот) для работы с текстовыми файлами.
Редактор WordPad для работы с документами.
Редактор картинок Paint.
Браузер Edge или Internet Explorer для работы в Интернет.
Проигрыватель видео и музыки.
Антивирус от Microsoft (защитник).
другие программы и даже игры.

Можно устанавливать другие программы и игры из Интернета или с дисков. Такие программы также могут быть платные.

История и разновидности Windows

Даты выхода ОС Windows для персональных компьютеров (ПК):

Windows 1.0 (1985)
Windows 2.0 - 2.1 (1987-1988)
Windows 3.0 - 3.2 (1990-1994)
Windows NT 3.1 - 3.51 (1993-1995)
Windows 95 — Windows 4.0 (1995)
Windows NT 4.0 (1996)
Windows 98 — Windows 4.1 (1998)
Windows 2000 — Windows NT 5.0 (1999)
Windows ME — Windows 4.9 (2000)
Windows XP — Windows NT 5.1 - 5.2 (2001-2005)
Windows Vista — Windows NT 6.0 (2006)
Windows 7 — Windows NT 6.1 (2009)
Windows 8 — Windows NT 6.2 (2012)
Windows 8.1 — Windows NT 6.3 (2013)
Windows 10 — Windows NT 10.0 (2015-2019)

В последних версиях Windows есть сборки, отличающиеся функционалом и ценой:

Home Edition — сборка для домашнего использования с простой конфигурацией.
Professional — сборка с дополнительным функционалом для более продвинутых пользователей.
Enterprise — корпоративная версия для организаций.

Интерфейс Windows

Интерфейс — это внешний вид операционной системы. У отдельных частей интерфейса есть свои названия.

Рабочий стол — основное место, занимает большую часть экрана. Здесь можно располагать ярлыки.
Панель задач — здесь можно закреплять программы, с которыми вы чаще всего работаете. Здесь же показываются открытые в данный момент программы, выбранный язык, дата и время.
Кнопка ПУСК — при нажатии открывается меню для быстрого доступа к программам.
Ярлык — картинка, при нажатии на которые открывается соответствующая программа или документ.

Кнопка ПУСК может также находиться на вашей клавиатуре.

Внешний вид меню ПУСК:

Ссылки

Разновидности операционных систем

Рассмотрим какие ещё бывают операционные системы, кроме Windows. Речь пойдёт об операционных системах для персональных компьютеров. Не будем акцентировать внимание на операционных системах для серверов, мобильных телефонов и специализированной техники.

MacOS — операционная система от компании Apple. Установлена как основная операционная система на продуктах компании. Платная.

Linux — операционная система распространяется бесплатно. Сложна в освоении, поэтому мало распространена. Имеет несколько разновидностей (модификаций), которые поддерживаются различными компаниями и сообществами, например:

Ubuntu
FreeBSD
Fedora
Elementary OS
Chrome OS
OpenSuse
Linux Mint
Mageia
PCLinuxOS
Manjaro
Arch
Puppy
и ещё много других

Интересные факты об операционных системах

На одном компьютере может быть установлено одновременно несколько операционных систем. В этом случае при включении компьютера вас спросят, какую операционную систему нужно загрузить.

Microsoft Windows и ядро Linux могут быть запущены одновременно на одной и той же машине с помощью специального программного обеспечения CoLinux. В windows 10 уже появилась встроенная подсистема linux.

Для обучения пользователей обращению с мышкой в Microsoft разработали и внедрили в Windows компьютерную версию игры Reversi. Таким образом пользователи привыкали использовать мышь, кликая с её помощью на фишки. Задумайтесь, для чего сделана игра "сапёр"?

На рекламу Windows 95 было потрачено более 300 миллионов долларов.

В Windows нельзя создать папку с названиями con, prn, aux, nul. Это ограничение восходит относят к временам операционной системы MS-DOS. Некоторые слова были зарезервированы для обозначения устройств ввода-вывода, поэтому нельзя создать папки с такими именами.

Линус Торвальдс использовал операционную систему Minix, однако был недоволен многими ограничениями в ней и решил написать свою систему. Когда была выпущена более-менее стабильная версия, интерес Торвальдса к проекту угас, и он был готов его забросить. Но в тот же период он случайно испортил раздел на жёстком диске, где стояла Minix, и вместо её переустановки Торвальдс решил всё-таки закончить начатое. Так благодаря случайности появилось ядро Linux и впоследствии ОС GNU/Linux.

На данный момент более 75% серверов обеспечивающие надежную работу Интернет работают под управлением Linux.

MenuetOS — самая маленькая операционная система. Написана на ассемблере и помещается на дискету.

Существует множество разных операционных систем, предназначенных для самых разных задач. Но так ли сильно они отличаются друг от друга?

Отличия есть, но все они в первую очередь предназначены для обеспечения взаимодействия пользователя с устройством, на котором установлена ОС.

Прошлый материал был посвящен тому, что такое операционная система. Сейчас мы рассмотрим, какие бывают операционные системы для ПК или мобильных девайсов, их список. Только самые важные из них, с которыми мы часто взаимодействуем.

Виды операционных систем

Вообще ОС можно классифицировать на Windows и UNIX-подобные. Это два основных вида/направления/технологии в которых делаются операционные системы.

Обычно операционные системы разделяют на:

Типы ОС:

Графические и текстовые
Платные и бесплатные
Открытые и закрытые
Клиентские и серверные
Высокой или низкой стабильности к сбоям аппаратного обеспечения
По разрядности: 16, 32 или 64 битные, раньше были вообще 8 битные
С высоким или низким уровнем безопасности
Мобильные или настольные

Также их можно классифицировать и по другим признакам, но именно это основные. Рассмотрим самые популярные ОС, которые есть на данный момент.

Windows

Самая популярная операционная система в мире для компьютеров, ноутбуков и планшетов. Ей пользуется более 90% всех пользователей. Первая версия данной ОС вышла еще в 1 985 году.

Особенности:

Mac OS

Операционная система от компании Apple для компьютеров и ноутбуков их бренда. Является закрытой ОС и устанавливается исключительно на продукцию компании.

Красивая и удобная, на данный момент ею пользуется примерно 10% пользователей домашних ПК и ноутбуков. Большинство считают, что использовать ее можно для специфических задач, к примеру, в дизайне или архитектуре. Но это не так, это простая и функциональная ОС, которая скорее не популярна в виду того, что устанавливается только на ПК от Apple.

Особенности:

Закрытая OS
Устанавливается только на ПК и ноутбуки Apple
Платная
Удобная
Не подходит для геймеров
Быстрая работа
Отличная защита от всевозможных угроз
Надежность в использовании
Эффективное распределение ресурсов ПК

Linux

Открытая и бесплатная операционная система для компьютеров и ноутбуков. Пользуется популярностью среди небольшой доли пользователей. Довольно сложная в настройке, не подходит для игр, так как они банально на нее практически не выходят.

Есть множество разных дистрибутивов Линукса, которые могут кардинально отличаться друг от друга. Но большинство выбирает именно Ubuntu, за ее простоту, красивый интерфейс и быструю скорость работы.

Особенности:

Операционная система для мобильных устройств компании Apple. Устанавливается на все смартфоны компании. Очень удобная в управлении, быстро работает и красива. Является эталоном для мобильных устройств.

Для многих именно эта ОС является главным важным критерием при выборе себе нового смартфона. Действительно качественное программное обеспечение с множеством возможностей.

Особенности:

Закрытая OS
Устанавливается только на iPhone
Быстро работает
Управление жестами
Отличная степень защиты
Более миллиона приложений
Частые обновления
Нет стороннего магазина, только App Store

Android

ОС от компании Google для мобильных устройств. Устанавливается на огромное количество современных смартфонов и занимает львиную долю рынка. Является открытой операционной системой, удобна в работе и очень функциональна.

Появилась, как альтернатива IOS. Постоянно обновляется и является действительно функциональной ОС. В магазине Google Play есть тысячи различных приложений и игр, которые можно установить себе на девайс.

Особенности:

Открытая ОС
Бесплатная
Более миллиона приложений
Приложения можно устанавливать из сторонних источников
Поддержка тысяч моделей смартфонов
Частые обновления
Хорошая скорость работы
Удобный интерфейс
Управление жестами
Разные оболочки/лаунчеры для управления

В заключение

Теперь вы знаете, какие операционные системы существуют и что они из себя представляют. Все они заслуживают внимания и постоянно обновляются.

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).

Читайте также: