Архитектура операционной системы Windows xp

На рис. 2 показана общая структура операционной системы Windows XP. Она имеет модульную структуру, что обеспечивает ее работу на самых разных аппаратных платформах, с самыми разными приложениями. Кроме того, этим достигается относительно эффективная возможность модернизации ОС (либо путем замены каких-либо отдельных структурных блоков, либо путем включения новых блоков).

Принцип модульной структуры состоит в том, что за реализацию каждой из функций ОС отвечает отдельный модуль. Все остальные части системы и приложения обращаются к этой функции через стандартный интерфейс. А доступ к основным системным данным можно получить только через определенные функции.

Рис. 2. Архитектура Windows XP

В Windows XP нельзя выделить единого микроядра. Оно есть, но имеет так называемую модифицированную архитектуру и объединяет в себе наиболее часто используемые функции системы. Микроядро отвечает за распределение ресурсов между процессами, их переключение и синхронизацию.

Windows XP различает пользовательские программы и программы уровня операционной системы. К последним относятся: микроядро, исполняющая система, а также драйверы устройств и уровень аппаратных абстракций (HAL — Hardware Abstraction Layer), которые выполняются на уровне ядра. Программы системного уровня имеют полный доступ к системным данным и устройствам компьютера, пользовательские же программы имеют ограничения доступа к системным данным.

Уровень аппаратных абстракций (HAL) служит для отделения операционной системы от особенностей используемых аппаратных устройств компьютера. Благодаря этому ядро может абстрагироваться от особенностей устройств — оно одинаково воспринимает системную шину, контроллер прямого доступа к памяти, контроллер прерываний, саму память.

К драйверам устройств относятся файловая система и драйвера аппаратных устройств.

В исполняющей системе Windows XP выделяются следующие модули:

• Диспетчер ввода-вывода — обеспечивает доступ приложений к устройствам ввода-вывода, координирует работу драйверов устройств, отвечающую за дальнейшую обработку данных.

• Диспетчер объектов. В ходе своей работы ОС использует такие ресурсы как процессы, потоки и объекты синхронизации. При этом для их представления Windows XP создает соответствующие абстрактные объекты и типы данных, которыми и управляет диспетчер объектов: создает и удаляет их, обеспечивает выполнение стандартных правил поддержки объектов, именования и безопасности. Кроме того, он создает дескрипторы (описатели) объектов, в которых содержится информация о правах доступа и указатель на объект.

• Монитор безопасности обращении — отвечает за соблюдение правил прав доступа и аудита при обращении ко всем защищаемым объектам: файлам, процессам, адресным пространствам и устройствам ввода-вывода.

• Диспетчер процессов и потоков — создает и удаляет объекты, а также следит за процессами и потоками.

• Средства локального вызова процедур — реализует модель взаимодействия клиент/сервер между различными приложениями и подсистемами в рамках одной локальной системы.

• Диспетчер виртуальной памяти — отображает виртуальные адреса адресного пространства процессов на физические страницы памяти компьютера.

• Диспетчер кэша — исполняет роль буфера, храня в основной памяти данные с диска, к которым недавно производилось обращение. Благодаря этому повышается производительность системы ввода-вывода.

• Графические модули — отвечают за создание оконного интерфейса и управление графическими устройствами компьютера.

Операционная система Windows XP все пользовательские процессы подразделяет на 4 категории:

• Специальные процессы системной поддержки — сюда относятся служебные программы, которые по каким-либо причинам не были включены в состав ОС.

• Сервисные процессы.

• Подсистемы среды — служат для предоставления пользовательским приложениям сервисов операционной системы. То есть выполняют роль связующего звена между программами пользователя и операционной системой.

• Приложения пользователя.