Архитектура WINDOWS’98

WINDOWS’98 унаследовала архитектуру, которая лежала в основе ОС WINDOWS’95, WINDOWS 3.х и MS DOS. ОС WIN’98 включает дополнительные возможности поддержки 16-разрядных приложений, предоставляя им расширенный доступ к 32-разрядным компонентам. Это обеспечивает неплохую производительность и умеренный уровень защиты 16-разрядных приложений. Все новые средства, включенные в WIN’98, дают этой ОС значительные преимущества перед предыдущими версиями, однако она по прежнему далека от совершенной ОС. По показателям надежности WIN’98 находится примерно посередине между WIN’ NT и MS DOS – она имеет средства повышения надежности выполнения приложения, предоставляет усовершенствованные 32-разрядные компоненты, и в то же время обеспечивает совместимость с предыдущими версиями WINDOWS. WIN’98 работает более устойчиво, тем не менее, она не всегда может завершить работу приложения, попавшего в неуправляемое состояние.

Архитектура WINDOWS’98

Кольцо 3

Кольцо 0

Каждый элемент отвечает за определенную часть Windows’98. Например, слой Windows API (Application Programming Interface – Интерфейс программирования приложений) позволяет приложениям осуществлять взаимодействия с такими внутренними компонентами Windows, как файловая система. Приложения Windows невозможно было бы написать без использования API, поскольку доступ к функциям любого компонента Windows осуществляется через соответствующий API.

Системная виртуальная логика(System Virtual Machine - VM) Windows’98 используется 32-разрядными приложениями Windows, программой, обеспечивающей интерфейс с пользователями (Проводник Диспетчер программ), и 16-разрядными приложениями Windows. При отсутствии этого компонента запуск приложений был бы невозможен. Приложения MS DOS не используют системную виртуальную машину, поскольку выполняются в рамках виртуальной машины MS DOS. Это сделано для того, чтобы “оградить” приложения Windows и саму ОС от возможных ошибок при выполнении программ MS DOS.

В Windows’98 включены два программных интерфейса: Win16 API и Win32 API. Win 16 API используется для обеспечения совместимости с приложениями Win 3.х и содержит набор функций, вызываемых 16-разрядными приложениями для доступа к различным компонентам ОС. Все 32-разрядные приложения Windows используют Win32 API. В Win32 API включены примерно такой же набор функций, что и в Win16 API,

Низкоуровневые компоненты (Base System) – это набор служб, отвечающих за функционирование самой ОС. Назначение которых низкоуровневых компонентов Windows’98.

- Подсистема управления файлами (Fire Management Sybsystem). Этот компонент обеспечивает доступ приложений к накопителям различных типов (например, к жесткому диску или приводу компакт-дисков), подключенным к компьютеру. При этом не важно, какой способ используется для подключения: устройство может быть подсоединено к компьютеру локально либо по сети.

- Сетевые компоненты Сетевые возможности Windows’98 значительно усовершенствованы по сравнению с предыдущими версиями. На основе Windows’98 можно создавать не только одноранговые сети. В состав этой ОС встроены средства поддержки наиболее распространенных сетевых ОС. Компоненты, отвечающие за поддержку сетей различных типов, выполняются в защищенном режиме, что обеспечивает максимальную производительность и надежность выполнения сетевых операций. Кроме того, в Windows’98 можно работать с несколькими типами сетей одновременно.

- Службы операционной системы. Эта часть ОС предназначена для поддержки таких средств, как Plug and Play. В этой подсистеме также можно найти такие возможности, как Direct X (новая технология используемая в играх и других программах, требующих быстрого доступа к аппаратным средствам). Службы ОС отвечают за выполнение различных запросов приложений и ОС. Например в процессе поиска новых устройств Windows’98 отражается в соответствующей службе.

- Диспетчер виртуальных машин. С помощью этого компонента запускается и завершается любое приложение (включая приложения MS DOS), а также выделяется память, необходимая для выполнения приложения. Большинство приложений не используют диспетчер виртуальных машин напрямую, а обращаются к его функциям через Win32 API. Кроме того, диспетчер виртуальных машин реализуют интерфейс защищенного режима MS DOS (DOS protected mode interface - DPMI), который используется для выделения памяти приложениями MS DOS, выполняющимися в защищенном режиме.

- Драйверы устройств и модель драйверов WIN32 (WDM). Этот слой Windows’98 используется для взаимодействия с различными устройствами. С помощью драйверов команды операционной системы преобразуются в формат команд конкретного устройства. Windows’98 поддерживает три типа драйверов. Первый тип – это драйверы устройств реального режима, которые использовались в Windows 3.х и MS DOS. При работе с такими драйверами система Windows’98 приходится переключаться между реальным и защищенном режиме процесса, что снижает скорость доступа к устройству и увеличивает вероятность сбоя в работе ОС. Windows’98 поддерживает также виртуальные драйверы (VxD), которые позволяют обращаться к устройствам в защищенном режиме. Кроме того, Windows’98 поддерживает новую модель драйверов Win32 Driver Model (WDM), которая используется в Windows’NT и обеспечивает максимальное быстродействие и надежность при работе с различными устройствами.

Виртуальная машина в MS DOS выделена как отдельный компонент не случайно. Windows’98 работает с приложениями MS DOS несколько иначе, чем с приложениями Windows. Каждое приложение MS DOS выполняется на отдельной виртуальной машине. Каждая виртуальная машина имеет собственное адресное пространство и независимый доступ к устройствам.

Системные файлы. В ОС MS DOS доступ к разнообразным функциям этой ОС можно получить при помощи процедур обработки прерываний. Однако этот метод хорош только для однозадачной среды, какой и является MS DOS, поскольку приложение MS DOS имело полный контроль над системой.

В Windows (и в любой другой многозадачной ОС) данный подход нельзя использовать. Приложения Windows получают доступ к функциям компонентов ОС при помощи интерфейса программирования приложений. По сути дела интерфейсы программирования приложения в Windows служат для решения тех же задач, что и прерывания в MS DOS, с их помощью приложения сообщает операционной системе о необходимости выполнения определенной задачи. Конечно, это упрощенный взгляд. Например, интерфейс программирования приложений обеспечивает одновременную обработку нескольких вызовов функций, что было невозможно в MS DOS.

Windows’98 использует два основных интерфейса программирования приложений: Win32 API и Win16 API.

32-разрядный интерфейс программирования Win32 API предоставляет доступ к большему набору средств. Только 32-разрядные приложения полностью используют возможности Windows’98.

Все приложения Windows (16-разрядные и 32-разрядные) используют вызовы функций трех основных компонентов этой операционной системы: модуль Kernel (ядро Windows’98), модуль GDI (интерфейс графических устройств) и модуль USER (средства пользовательского интерфейса) 16-разрядные версии этих компонентов находятся в файлах KNRL386.EXE, 6DI.EXE и USER.EXE, а 32-разрядные в файлах KERNEL32.DLL, GDI32.DLL и USER32.DLL.

- Ядро Windows (Windows Karnel) эта часть ОС обеспечивает поддержку низкоуровневых функций, которые необходимы для выполнения приложения например, когда приложению требуется память, оно обращается к ядру Windows.

- Интерфейс графического устройства (GDI module). Каждый раз, когда приложению необходимо вывести что-либо на экран. Оно использует службы, предоставляемые интерфейсом графического устройства (Graphical Device Interface - GDI). Этот компонент Windows управляет шрифтами, средствами печати и другими графическими средствами Windows.

- Средства пользовательского интерфейса (USER module). Windows представляет собой окна. Этой операционной системе необходимо управляющее звено, которое отвечало бы за обслуживание всех окон, создаваемые приложениями для отображения информации. Каждый раз, когда приложение отображает значок или кнопку, оно использует тип функций компонента USER т.е. обеспечивает работу окон, передачу сообщений, пользовательский интерфейс.

Windows’98 запускается как 16-разрядное приложение, т.о., эта ОС может использовать технологию Plug and Play. PnP BIOS содержит отдельные разделы для обработки вызовов реального режима и 16-разрядного защищенного режима. Если бы Windows запускался в 32-разрядном режиме, то она не смогла бы обратиться к Plug and Play BIOS для установки устройств. Вся работа по конфигурированию устройств должна завершиться до того, как Windows запускает графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface - GUI).

Операции в 16-разрядном режиме заканчиваются сразу после запуска Windows. Пользовательской оболочкой являются 32-разрядные. Когда 16-разрядное ядро перехватывает вызовы оболочки, оно загружает приложение VWIN32.386. Эта программа загружает 32-разрядные библиотеки динамической компоновки (Dynamic Link Library - DLL), которые формируют программный интерфейс Windows. После выполнения этой задачи VWIN32.386 возвращает управление 16-разрадному ядру, которое в свою очередь вызывает 32-разрядное ядро. Начиная с этого момента Windows выполняется в 32-разрядном режиме