Основные характеристики Windows NT
Эмуляция нескольких ОС
Подсистемы окружения операционной системы NT реализованы как системы типа клиент/сервер. Как часть процесса компиляции, прикладные программы прикрепляются на этапе компоновки к API операционной системы, который экспортируют подсистемы окружения ОС NT. Связывание на этапе компоновки подключает прикладную программу к клиентским DLLs подсистем окружения, которые осуществляют экспорт API. Например, Win32 программа – это клиент подсистемы окружения Win32, поэтому она связана с клиентскими DLL Win32, включая Kerael32.dll, gdi32.dll, и user32.dll. Программа POSIX связана с клиентской DLL POSIX – psxdll.dll.
Клиентские DLL выполняют задачи от имени их серверов, но они выполняются, как часть клиентского процесса. Как показано рис. 1, в некоторых случаях пользовательская DLL может полностью реализовывать API без необходимости обращения к помощи сервера; в других случаях сервер должен помочь. Помощь сервера обычно необходима только когда должна быть модифицирована общая информация, связанная с подсистемой окружения. Когда пользовательская DLL требует помощи от сервера, DLL посылает сообщение, известное, как вызов локальной процедуры (LPC) на сервер. Когда сервер завершает указанный запрос и возвращает ответ, DLL может завершить функцию и возвратить управление клиенту. И пользовательская DLL и сервер могут использовать "родной" API, когда это необходимо. API подсистем окружения дополняют "родной" API специфическими функциональными возможностями или семантикой.
Рис. 1. Пользовательская DLL реализует API без обращения к помощи сервера
Независимость от архитектуры процессора
Микроядро и Слой Абстрагирования от Оборудования (HAL) изолируют подсистемы Исполнительной Системы от конкретной архитектуры процессора.
Другой аспект независимости от архитектуры состоит в том, что правильно написанный драйвер (общающийся с внешним миром только посредством функций, предоставляемых различными компонентами исполнительной системы) переносим между всеми поддерживаемыми NT платформами на уровне исходных текстов.
Микроядро OS Windows NT обеспечивает единый интерфейс для использования ресурсов, общих для определенной аппаратной платформы, на которой может работать OS. Например, микроядро обеспечивает интерфейсы к обработке и управлению прерываниями, сохранению и восстановлению контекста потоков и мультипроцессорной синхронизации.
HAL обеспечивает поддержку и отвечает за предоставление стандартного интерфейса к ресурсам процессора, которые могут меняться в зависимости от модели внутри одного семейства процессоров. Возможность замены слоя HAL обеспечивает всем вышележащим слоям операционной системы независимость от аппаратной архитектуры.
Объектная модель
В исполнительной системе объект (object) – это отдельный образец статически определенного типа объектов, существующий во время выполнения. Тип объектов, иногда называемый классом объектов, включает определенный системой тип данных, объектные сервисы, работающие с образцами этого типа, и набор атрибутов объекта.
Атрибут объекта – это поле данных внутри объекта, частично определяющее его состояние. Объектные сервисы – способы манипулирования объектами – обычно считывают или изменяют атрибуты объектов.
Windows NT использует объекты для унификации представления и управления системными ресурсами. Каждый системный ресурс, который могут совместно использовать несколько процессов, такой, как файл, память или физическое устройство, реализован как объект и обрабатывается объектными сервисами. Доступ ОС к ресурсам и работа с ними унифицированы. Создание, удаление и ссылка на объект осуществляется с использованием описателей (handle) объектов.
Контроль использования ресурсов сводится к отслеживанию создания и использования объектов. Для всех объектов контроль доступа к ним осуществляется одинаково с помощью подсистемы защиты. Два процесса совместно используют объект тогда, когда каждый из них открыл его описатель. ОС может отслеживать количество описателей, открытых для данного объекта, чтобы определить, действительно ли они все еще используется, и может удалить объекты, которые более не используются.