42. Характеристика ос Windows, її основні компоненти

В даний час широко використовуються ОС 98, 2000, ХР, 7, які представляють собою інтегровані, об'єктно -орієнтовані ОС, засновані на 32-розрядній технології з вбудованою підтримкою роботи в мережі.

ОС Windows надає наступні можливості:

• Надає користувачеві зручний і зрозумілий інтерфейс;

• Працює на IBM PC більшості суч. конфігурацій. При цьому збережена і навіть покращена сумісність з існуючими DOS і Windows- додатками;

• Містить 32-розрядне ядро, що забезп. більш швидке і ефективне управління пам'яттю і всіма процесами;

• Має нову 32-розрядну файл. систему з відкритою для подальшого розвитку архітект.;

• Має вбудовані засоби для роботи зі звуком, відео-та компакт- дисками;

• Надає такі інструменти , як Майстра (Wizards ), які автоматизують процес виконання операцій шляхом завдання досить простих питань користувачеві;

• Вкл. вбудовані засоби діагностики, оптимізації та виправ. помилок, які допом. усувати конфлікти між пристроями і підвищують ефективність функціонування всієї системи.

• Виконання всіх функцій DOS (Windows 2000 і Windows ХР для забезпечення безпеки не підтримують режим DOS);

• Підтримку незал. мультизадачності для 32-розрядних додатків, тобто забезп. одночасну роботу кількох додатків, розподіл. часові інтервали між активними програмами і автоматично передаючи управління іншій задачі по закінченню виділеного часу;

• Максимально спрощує установку і настройку периферійних пристроїв за рахунок підтримки стандарту Plug and Play ;

• Забезпечує роботу в режимі віддаленого доступу і синхронізації файлів настільного та портативного комп'ютерів;

• Підтримує роботу ПК в неоднорідних мережах.

Основні компоненти Windows: Головне меню (містить у собі такі пункти: Програми - виведення списку інстальованих програм; Документи - виведення списку недавно переглянутих документів; Настройки - виведення списку компонентів системи, настройка яких може бути змінена; Пошук - пошук папок, файлів; Довідка - виклик довідкової системи; Виконати - запуск програм, відкриття папки або команди виконання MSDOS); Панель управління  Windows; Панель завдань Windows.

42. Структура ос Windows 98. Рівні захисту роботи процесора.

Windows 98 (кодове ім'я Memphis) - графічна операційна система, випущена корпорацією Майкрософт 25 червня 1998.По суті, дана операційна система - це оновлена ​​версіяWindows 95, як і раніше є гібридним 16/32-разрядним продуктом, заснованому на MS-DOS 7.1. Поліпшень піддалася підтримка AGP, допрацьовані драйвери USB, додана підтримка роботи з декількома моніторами і підтримка WebTV. Як і в Windows 95 OSR 2.5, в інтерфейс системи (Explorer.exe) інтегрований Internet Explorer 4 (функція Active Desktop).Системні вимоги для Windows 98: процесор 486DX/66 MHz або краще, 16 Мб ОЗУ і принаймні 195 Мб вільного дискового простору при стандартній установці.

Майкрософт планувала припинити підтримку Windows 98 16 липня 2004 року. Однак, з причини неймовірної популярності цієї операційної системи, підтримка була продовжена до 11 липня 2006 року.

Intel 80386-сумісні процесори підтримують чотири рівні, або кільця, привілейованості, що забезпечують різні ступені захисту і привілеїв виконуваних програм. У кожен момент часу процесор може працювати тільки на одному рівні привілеїв.

При будь-якій передачі управління з одного рівня на інший процесор виконує десятки операцій. Наприклад, зміна рівня привілеїв на 486-м процесорі займає 69 тактів. Але сучасній ОС різні рівні привілеїв необхідні, щоб забезпечити захист життєво важливих ділянок коду системи.

Для виконання коду системного рівня Windows NT стала використовувати нульове кільце захисту процесорів Intel. Програми, що виконуються в нульовому кільці, можуть все. Вони працюють з апаратурою безпосередньо, ніщо в системі від них не сховається, і жодна стороння програма не перешкодить виконанню коду з «нульовим допуском». Сервісом нульового рівня захисту процесора 80386 користуються файлова система захищеного режиму, диспетчер віртуальних машин та апаратно-орієнтовані драйвери, в тому числі написані незалежними розробниками і виробниками апаратного забезпечення. Зрозуміло, компоненти ОС, призначені для роботи в нульовому кільці, повинні бути ретельно перевірені і налагоджені - помилка в такому драйвері може запросто викликати крах системи.

Програми та багато частин ОС виконуються тільки в третьому кільці процесора 80386, а значить, не мають таких прав, як програми нульового рівня, і не можуть напряму працювати з пристроями комп'ютера - їм доводиться звертатися до драйверів пристроїв, виконуються в нульовому кільці. Зате вони відносно безпечні для системи в цілому.

42. Адресний простір Windows 98, розподіл і модель пам'яті Windows 98.

Для завантаження ОС Windows 98 використовують ОС MS DOS 7.0 (MS DOS 98), і якщо в секції [Options] файлу MSDOS.SYS є рядок BootGUI=0, процесор працює в звичайному реальному режимі. Розподіл пам'яті в MS DOS 7.0 такий ж, як і в попередніх версіях DOS. Однак при завантаженні інтерфейсу GUI перед завантаженням ядра Windows 98 процесор перемикається в захищений режим роботи і починає розподіляти пам'ять вже за допомогою сторінкового механізму .

Програми та підсистеми Windows 98 (за винятком ядра) ніколи не працюють з фізичною пам'яттю. Поділ на віртуальну і фізичну пам'ять є ключовим аспектом роботи системи. Програми та підсистеми Windows 98 мають справу з певними інтерфейсами прикладного програмування та віртуальними адресними просторами. Базова система працює як з фізичною пам'яттю, так і з віртуальними адресними просторами.

В основі підтримки віртуальних машин і віртуального адресного простору, яку забезпечує операційна система Windows 98, лежить робота з реальною (фізичною) пам'яттю комп'ютера, обмеженою у своїх розмірах. Завантаження сторінки в оперативну пам'ять здійснюється на вимогу. Водночас оперативна пам'ять звільняється від неактивних сторінок групами по кілька сторінок за одну операцію. Реалізований в Windows 98 алгоритм заміщення являє собою стандартну дисципліну LRU (Least Recently Used - довше інших невикористовуваний), яка полягає у звільненні тих сторінок фізичної пам'яті, які довше за інших не використовувалися.

Багато сторінок фізичної пам'яті комп'ютера не беруть участь в заміщенні, вони розподілені постійно. Їх займають резидентні компоненти ядра. На ці цілі відводиться приблизно один мегабайт пам'яті. За решту фізичної пам'яті конкурують інші програми.

Оскільки Windows 98 - однокористувальницька ОС, вона дозволяє заповнювати пам'ять так, як це потрібно користувачеві і його програмам. Файли компонент системи конкурують за пам'ять з прикладними програмами. Якщо користувач хоче, щоб його додаток працював швидше, йому дозволено зайняти стільки пам'яті, скільки взагалі можливо. Система накладає обмеження на макс. обсяг пам'яті. Після того як вся фізична пам'ять заповнена, перший новий запит на виділення пам'яті ініціює заміщення сторінок.

Сторінки поступають в пам'ять і йдуть з неї по-різному: в більшості випадків вони або безпосередньо розміщуються у виділеній для цього пам'яті (як результат відповідних запитів), або завантажуються при старті програми з ЕХЕ-файла програми. Згодом ці сторінки починають переміщатися між фізичною пам'яттю і файлом підкачки. Сторінки, в яких міститься тільки код 32-розрядних додатків і динамічно зв'язуються, система завжди завантажує тільки з вихідних виконуваних файлів.

Щоб полегшити управління усім розмаїттям типів сторінок пам'яті, кожна активна сторінка забезпечена збереженим разом з нею сторінковим дескриптором (Page Descriptor, PD). У цьому дескрипторі містяться адреси процедур, які займаються переміщенням сторінки з пам'яті на диск і назад. Незалежно від того, що саме знаходиться в даній сторінці, диспетчер фізичної пам'яті просто викликає відповідну функцію, адреса якої визначений у поле дескриптора сторінки. У разі, якщо деяка сторінка ще ніколи не заповнювалася, вона називається абсолютно чистою (virgin). Після того як з моменту розміщення сторінки в пам'яті в неї буде вперше зроблено запис даних, вона вважається зіпсованою (tainted) і може бути або брудною (dirty), або чистою (clean), залежно від того, чи здійснювалася в неї запис з моменту останньої її підкачки у фізичну пам'ять.

В ОС Windows 98 молодші адреси віртуального адресного простору спільно використовуються всіма процесами. Це зроблено для сумісності з драйверами пристроїв реального режиму, резидентними програмами і деякими 16-розрядними програмами Windows. Безумовно, це погане рішення з точки зору надійності, оскільки воно призводить до того, що будь-який процес може ненавмисно (або ж спеціально) зіпсувати компоненти, що знаходяться в цих адресах.

Модель розподілу адресного простору в Windows 98 така:

Власне системний код Windows 98 розміщується вище межі 2 Гб. У просторі з відмітками 2 і 3 Гб знаходяться системні бібліотеки DLL, що використовуються декількома програмами. У 32-розрядних мікропроцесорах сімейства i80x86 є чотири рівня захисту, іменовані кільцями з номерами від 0 до 3. Кільце з номером 0 є найбільш привілейованим, тобто максимально захищеним. Компоненти ОС Windows 98, що відносяться до кільця 0, відображаються на віртуальний адресний простір між 3 і 4 Гб. До цих компонентів відносяться власне ядро Windows, підсистема управління віртуальними машинами, модулі файлової системи і драйвери віртуальних пристроїв (VxD ) .

Область пам'яті між 2 і 4 Гб адресного простору кожної 32-розрядної прикладної програми спільно використовується всіма 32-розрядними прикладними програмами. Така організація дозволяє обслуговувати виклики API безпосередньо в адресному просторі прикладної програми і обмежує розмір робочого множини. Проте за це доводиться розплачуватися зниженням надійності. Ніщо не може перешкодити програмі, що містить помилку, провести запис в адреси, що належать системним бібліотекам DLL, і викликати крах всієї системи.

В області між 2 і 3 Гбайт також знаходяться всі, що запускаються 16-розрядні прикладні програми Windows. З метою забезпечення сумісності ці програми виконуються в спільно використовуваному адресному просторі, де вони можуть зіпсувати один одного.

Адреси пам'яті нижче 4 Мб також відображаються в адресний простір кожної прикладної програми і спільно використовуються всіма процесами. Завдяки цьому стає можливою сумісність з існуючими драйверами реального режиму, яким необхідний доступ до цих адрес. Це робить ще одну область пам'яті не захищеної від випадкового запису. До самих нижніх адрес (менше 64 Кб) цього адресного простору 32-розрядні прикладні програми звертатися не можуть, що дає можливість перехоплювати невірні покажчики, але 16-розрядні програми, які, можливо, містять помилки, можуть записувати туди дані.

45. Адресний простір Windows NT. Розподіл і модель пам'яті Windows NT.

Windows NT — лінія операційних систем (ОС) від корпорації Microsoft і назва перших версій цієї ОС. Windows NT була розроблена «з нуля», розвивалася окремо від інших ОС сімейства Windows (Windows 3.x та Windows 9x) і, на відміну від них, позиціонувалася як надійне рішення для робочих станцій (Windows NT Workstation) і серверів (Windows NT Server). Windows NT дала початок сімейству операційних систем, в яке входять Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7.

В Windows NT використовується плоска модель пам'яті. Схема розподілу можливого віртуального адресного простору в системах Windows NT разюче відрізняється від моделі пам'яті Windows 95/98. Насамперед, тут в набагато більшому ступені використовується ряд серйозних апаратних засобів захисту, наявних в мікропроцесорах, а також застосовано інший логічний розподіл адресного простору. По-перше, всі системні програмні модулі знаходяться в своїх власних віртуальних адресних просторах, і доступ до них з боку прикладних програм неможливий. Ядро системи і декілька драйверів працюють в 0 кільці захисту в окремому адресному просторі. По-друге, інші програмні модулі самої ОС, які виступають як серверні процеси по відношенню до прикладних програм (клієнтам), функціонують також у своєму власному системному віртуальному адресному просторі, невидимому для прикладних процесів.

Прикл. програмам виділяється 2 Гб локального лінійного адрес. простору від 64 Кб до 2 Гб (перші 64 Кб повністю недоступні). Прикл. програми ізольовані одна від одної, хоча можуть спілкуватися через буфер обміну тощо. Між відмітками 2 і 4 Гб розташ. низькорівневі системні компоненти Windows NT кільця 0, в тому числі ядро, планувальник потоків і диспетчер вірт. пам'яті. У верхній частині кожної 2-гігабайтної галузі прикл. програми розміщений код системних DLL кільця 3, який виконує перенаправлення викликів в абсолютно ізольов. адресний простір, де міститься вже власне системний код. Цей сист. код, який виступає як сервер-процес, перевіряє значення параметрів, виконує запитану функцію і повертає результати в адрес. простір прикладної програми. Хоча сервер - процес сам по собі залишається процесом приклад. рівня, він повністю захищений від викликає його прикладної програми і ізольований від неї.