Файл: Каждая ос состоит из трех обязательных частей Ядро.docx

Системная виртуальная машина используется 32-разрядными приложениями Windows, программой, обеспечивающей интерфейс пользователя и 16-разрядными приложениями Windows. При отсутствии этого компонента запуск приложений был бы невозможен. Приложения MS-DOS 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.

Виртуальная машина MS-DOS выделена на рисунке как отдельный компонент не случайно. Windows работает с приложениями MS-DOS иначе, чем с приложениями Windows. Каждое приложение MS-DOS выполняется на отдельной виртуальной машине, каждая машина имеет собственное адресное пространство и независимый доступ к устройствам.

Все приложения Windows (16-разрядные и 32-разрядные) используют вызовы функций трех основных компонентов этой ОС: модуль Kernel (ядро Windows), модуль GDI (интерфейс графических устройств) и модуль USER (средства пользовательского интерфейса).

Компоненты ядра Windows:

Kernel – часть ОС, обеспечивающая поддержку низкоуровневых функций, которые нужны для выполнения приложения. Например, каждый раз, когда приложению требуется память, оно обращается к ядру Windows. Этот компонент не взаимодействует с устройствами, он работает только с самой ОС Windows. Kernel обеспечивает базовые функциональные возможности ОС (поддержка файлового ввода/вывода, управление виртуальной памятью, планирование задач), загружает exe- и dll-файлы при запуске программы, обрабатывает исключения, обеспечивает взаимодействие 16-разрядного и 32-разрядного кодов.

GDI – графическая система, управляющая всем, что появляется на экране дисплея, и поддерживающая графический вывод на принтер и другие устройства. Каждый раз, когда приложению нужно вывести что-либо на экран, оно использует службы, предоставленные интерфейсом графического устройства GDI. Этот компонент управляет шрифтами, средствами печати и другими графическими средствами.

User – управляет вводом с клавиатуры, от мыши и других координатных устройств. А также выводом через интерфейс пользователя. Windows представляет собой именно то, о чем говорит ее название, т.е. окна. Нужно управляющее звено, которое отвечало бы за отслеживание всех окон, созданных приложением для отображения информации. Когда

---

visual C# > (Xamarin)">приложение отображает значок или кнопку, оно использует определенный тип функции компонента USER.

16-разрядные версии этих компонентов находятся в файлах KRNL386.EXE, GDI.EXE, USER.EXE, а 32-разрядные – в файлах KERNEL32.DLL, GDI32.DLL, USER32.DLL.

Низкоуровневые компоненты:

Это набор служб, отвечающих за функционирование самой операционной системы.

1. Подсистема управления файлами – обеспечивает доступ приложений к накопителям различных типов (к жесткому диску или приводу компакт-дисков), подключенным к ПК.

2. Сетевые компоненты. В состав Windows 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, можно работать с несколькими типами сетей одновременно.

3. Службы ОС – эта часть ОС предназначена для поддержки таких средств, как Plug and Play. Отвечают за выполнение различных запросов приложений и операционной системы.

4. Диспетчер виртуальных машин. С помощью этого компонента запускаются и завершаются любые приложения (включая приложения DOS), а также выделяется память, необходимая для выполнения приложения.

5. Драйверы устройств и модель драйверов WDM – используется для взаимодействия с различными устройствами. Windows поддерживает 3 типа устройств. Первый тип – это драйверы устройств реального режима, которые использовались в MS-DOS. Также поддерживаются виртуальные драйверы (VxD), которые позволяют обращаться к устройствам в защищенном режиме. Кроме того, Windows поддерживает новую модель драйверов WDM, которая используется в Windows NT и обеспечивает максимальное быстродействие и надежность при работе с различными устройствами.

Уровни защиты. Существует 4 уровня защиты процессора компании Intel 80386 (и выше), но большинство ОС используют только 2:

0 – уровень защиты системных компонентов;

3 – уровень защиты приложений.

---

Windows использует эти уровни защиты для того, чтобы только ОС могла получить доступ к внутренним процессам Windows.

Последовательность загрузки Windows

Процесс проверки аппаратного обеспечения и запуска операционной системы называется процессом загрузки ПК.

Он включает в себя все: от процедур проверки ПК при включении питания – POST (Power on Startup Test) и заканчивается началом работы пользователя с системой.

Пошаговое описание процесса загрузки содержится в файле BOOTLOG.TXT корневого каталога. Этот файл содержит записи о каждом действии ОС Windows в процессе загрузки, кроме нескольких первичных действий (например, загрузки IO.SYS).

Загрузка Windows происходит в 3 этапа: загрузка в режиме командной строки, загрузка 16-разрядного ядра, загрузка 32-разрядного ядра. Рассмотрим их подробнее:

---

Загрузка в режиме командной строки

Windows не начинает процесс загрузки в защищенном режиме, сначала запускается копия MS-DOS, отличная от тех, которые использовались раньше, даже системные файлы отличаются.

Существует единственная причина запуска MS-DOS – необходимость обеспечения совместимости. Все компьютеры, укомплектованные старыми аппаратными средствами, нуждаются в запуске драйверов устройств из файлов config.sys и autoexec.bat. Какое-то средство должно прочесть эти файла и выполнить соответствующие действия.

Установка Windows не отменяет выполнение теста POST. После того как ROM BIOS определит, что компьютер работает корректно, он начинает всю требуемую инициализацию аппаратного обеспечения и строит таблицу векторов прерываний в нижней области оперативной памяти. Эта таблица содержит ссылки на все процедуры BIOS, таким образом, MS-DOS может использовать ее позже, как часть своего загрузочного процесса. После завершения этой фазы инициализации BIOS начинает поиск загрузочного диска. Загрузочный диск содержит загрузчик ОС. В случае MS-DOS и Windows этот загрузчик будет искать файл IO.SYS.

Все, что нужно ОС находится в коде, содержащемся в IO.SYS. Файл MSDOS.SYS больше не нужен. Компания Microsoft соединила содержимое этих двух файлов в одном. Файл IO.SYS заменяет config.sys. После того, как файл IO.SYS загружает обработчик команд, его работа заканчивается. Обработчик считывает содержимое файла autoexec.bat. С этого момента начинается выполнение MS-DOS. Командная строка MS-DOS не видна, т.к. она скрыта заставкой с логотипом Windows.

Загрузка 16-разрядного ядра

После того, как обработчик команд заканчивает свою работу, начинается следующая фаза загрузки. 32-разрядная ОС Windows изначально загружается в 16-разрядном режиме.

Это позволяет производителю ОС проверять наличие аппаратных средств, поддерживающих PnP, без необходимости переключаться в реальный режим.

Первой операцией, которую выполняет Windows после запуска, является проверка аппаратного обеспечения системы. Windows обращается к PnP BIOS для того, чтобы получить информацию для конфигурирования системы. После того, как сформирован список аппаратных средств

---

, Windows начинает загрузку всех 16-разрядных драйверов (VxD), которые нужны для их поддержки.

После этого шага Windows инициализирует все драйверы, начиная с системных, которые требуются для работы низкоуровневых функций Windows, затем загружаются драйвера устройств.

Дальше Windows загружает три компонента 16-разрядной оболочки KRNL.EXE, GDI.EXE, USER.EXE. Также загружаются дополнительные драйвера и другие компоненты (например, шрифты). Windows теперь полностью загружена и выполняется в 16-разярдном режиме. Она еще не имеет интерфейса, однако все остальные компоненты присутствуют.

Загрузка 32-разрядного ядра

Пользовательская оболочка (Проводник) является 32-разрядным приложением Windows. Как только 16-разрядное ядро вызывает эту оболочку, она загружает приложение VWIN32.386. Эта программа загружает 3 библиотеки динамической компоновки (DLL), которые образуют программный интерфейс Windows 32: KERNEL32.DLL, GDI32.DLL, USER32.DLL. После этого вызывается 32-разрядное ядро. С этого момента Windows выполняется в 32-разрядном режиме.

Далее загружаются и инициализируются все 32-разряжные драйверы. Здесь же Windows спрашивает у пользователя его имя и пароль, сравнивает полученную информацию с содержимым соответствующего файла, с расширением PWL. Если проверка пароля прошла успешно, то Windows заканчивает процесс загрузки.

Windows запускает Проводник. На рабочем столе появляются все необходимые объекты, инициализируется Панель задач, ОС просматривает содержимое папки Автозагрузка, автоматически выполняет указанные в ней приложения. После этого система полностью готова к работе.

Приложения Windows

Приложения – комплекс взаимосвязанных программ для создания, модификации и управления компьютерными объектами. Приложением в Windows принято называть любую прикладную или инструментальную программу.

Например, приложениями являются графический редактор Paint, программа Проводник, программы обслуживания дисков, антивирусы и т.д.

Приложение состоит из одного или нескольких файлов, которые хранятся в папке (каталоге) с соответствующим названием. Среди этих файлов есть главный – файл запуска.

DOS-приложением называется программа

---