Введение в операционную систему windows

Министерство
образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ

Факультет технологий
управления и гуманитаризации

Кафедра «Таможенное
дело»

И.А. Ковалькова

О.Н. Лабкович

для студентов I
курса дневного отделения специальностей:

1 — 26 02 02 —
«Менеджмент»,

1 — 25 01 07 — «Экономика
и управление на предприятии»,

1 — 25 01 08 —
«Бухгалтерский учет, анализ и аудит»,

1 — 96 01 01 — «Таможенное
дело».

Минск 2006

УДК 004.451.9

ББК 32.973.26

К 56

Рецензенты:

канд. техн. наук,
доцент О.В. Бугай,

ст. преп. Т.Р.
Разоренова

Составители:

ст. преп. И.А.
Ковалькова,

ст преп. О.Н. Лабкович

Учебное пособие
содержит основные теоретические сведения
и лабораторные работы по одному из
разделов дисциплины «Основы информатики
и вычислительной техники» — «Основы
работы в Windows».
В теоретической части изложены основы
устройства и работы ПК, описаны назначение
и функции операционной системы Windows,
структура файловой системы, объекты и
стандартные программы ОС Windows,
способы работы с ними, рассмотрены
вопросы компьютерной безопасности.
Практическая часть пособия содержит
три лабораторные работы, призванные
закрепить полученные теоретические
знания.

© И.А. Ковалькова,
О.Н. Лабкович, составление, 2006

© Оформление БНТУ,
2006

Введение

Профессиональная деятельность
современного человека вне зависимости
от сферы ее приложения предполагает
использование компьютерных технологий.
Причем круг вопросов, решаемых с помощью
техники, стремительно расширяется, а
следовательно, влечет за собой
необходимость более глубоких компьютерных
знаний и умений применять их на практике.
В связи с этим в учебных заведениях
любого уровня и любого профиля все
больше внимания уделяется дисциплинам,
изучающим компьютерную технику и
технологию. В высших учебных заведениях
такой дисциплиной является «Основы
информатики и вычислительной техники».
Она дает будущему специалисту широкий
спектр знаний о принципах действия
компьютера, основных функциях операционных
систем, структуре хранения информации,
различных видах программного обеспечения,
рассматривает вопросы компьютерной
безопасности, а также позволяет получить
практические навыки работы с современными
программными продуктами.

Дисциплина «Основы информатики
и вычислительной техники» является
начальным звеном в цепи компьютерных
дисциплин и базисом для изучения
следующих за ней – «Технологии
организации, хранения и обработки
данных» и «Компьютерных информационных
технологий», а также служит необходимым
инструментом для грамотного выполнения
и оформления рефератов, контрольных и
расчетно-графических работ, курсовых
и дипломных работ.

Данное учебное пособие
предназначено для студентов 1-го курса
дневной формы обучения по специальностям:
1 — 26 02 02 – «Менеджмент», 1 — 25 01 07 –
«Экономика и управ­ление на предприятии»,
1 — 25 01 08 – «Бухгалтерский учет, анализ
и аудит», 1 — 96 01 01 — «Таможенное дело».
Оно позволяет получить
необходимые теоретические знания по
дисциплине «Основы информатики и
вычислительной техники», в частности,
по одному из ее разделов – «Основы
работы в Windows» и закрепить эти знания
на практике в процессе выполнения
лабораторных работ, тематика которых
охватывает изложенный в пособии
теоретический материал.

Теоретическая часть этого
пособия дает представление: о структуре
ПЭВМ; назначении операционных систем
(ОС Windows XP), файловой системы; знакомит
с основными элементами графического
интерфейса, объектами (дисками, файлами,
папками, ярлыками, стандартными
приложениями и т.д.) и программами-оболочками
ОС Windows, приемами работы в этой среде;
осуществлении поиска объектов; работе
со справочной информацией; архивации
данных; способах хранения и защиты
информации.

Практическая чать пособия
включает в себя три лабораторные работы,
призванные закрепить знания, полученные
при прочтении теоретического материала.

Теоретическое и практическое
освоение всех разделов этого учебного
пособия поможет студентам подготовиться
к сдаче экзамена по дисциплине «Основы
информатики и вычислительной техники».

Также авторы полагают, что
данное пособие будет полезно не только
студентам перечисленных выше
специальностей, но и всем тем, кто хочет
получить необходимые первоначальные
навыки работы на персональном компьютере.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Введение

Подробности

Категория: Windows 10

Опубликовано 04.01.2016 10:09

Автор: Шитов В.Н.

Просмотров: 2177

 Если ничто другое не помогает, прочти, наконец, инструкцию.

Правило Мэрфи

Операционная система Windows предлагается на рынке ОС уже несколько десятилетий и является одной из наиболее популярных ОС. В настоящее время эту ОС используют в мире от 1,3 до 1,5 млрд. человек. Выход каждой очередной версии самой популярной в мире операционной системы является событием для всей компьютерной индустрии, так как с появлением новой версии необходимо разрабатывать руководства для пользователей и разработчиков, организовывать курсы, создавать обучающие материалы, проводить обсуждения на форумах сообществ.

Предыдущая версия (Windows выпускалась сразу в трех версиях: Windows 8, Windows RT и Windows Phone 8. Интерфейс, возможности и основные принципы работы с этими новыми версиями были похожи, но предназначены для различных технических устройств и использовали совершенно разные организационные решения. Несмотря на революционные изменения в версии Windows 8 она не получила широкого изменения ни в мире, ни в России из-за непривычного в сравнении с предыдущими версиями, интерфейса. Кроме того, против Windows 8 велась беспрецедентная антиреклама.

Как видно из нумерации, пропущена версия Windows 9. Первоначально предполагалось, что версия 9 будет замещать версию Windows 8, но потом корпорация от этой версии отказалась и не стала разрабатывать версию Windows 9, а сразу бесплатно обновить версии Windows 7 и 8 до Windows 10. Кроме того, легенда гласит, что все четные версии ОС Windows были неудачными, а нечетные — удачными. Вполне возможно, что корпорация Microsoft решила сломать эту тенденцию. Несмотря на первоначальные заверения корпорации Microsoft, что бесплатно будет выполнено обновление и пиратских версий, этого не произошло. Первые 10 дней рассылки обновлений показывают, что установленные первоначально пиратские версии и обновленные до Windows 10, начали деактивироваться, а на рабочем столе незаконных версий появлялась водяная надпись с предложением купить программу. Поэтому это довольно неприятно для владельцев пиратских версий. Владельцы корпоративных предыдущих версий также не получат бесплатного обновления, но ввиду исключения некоторые из них также могут обновиться бесплатно при активном сотрудничестве с корпорацией Microsoft.

После бесплатного обновления до Windows 10 дается месячный срок отказа от этой версии и возврата к предыдущей версии, установленной на ПК. 

Вторая неприятная неожиданность после обновления до ОС Windows 10: антивирусные пакеты корпорации Kaspersky, например, Crystal, не совместимы и автоматически удалялись при установке ОС Windows 10. Это же подтверждают многие пользователи, устранившие ОС Windows 10. В принципе ничего катастрофического в этом нет, достаточно установить другие версии программных продуктов Лаборатории Касперского. Например, установка Kaspersky Total Security 2016 решила проблемы с антивирусным пакетом. При этом действующая лицензия автоматически восстановилась. То есть пользователи от смены антивирусного пакета нисколько не пострадали. 

Что касается других программ, то проблем с их запуском в связи с переходом на новую версию ОС Windows не возникло. В ближайшем будущем абсолютное большинство ОС серии Windows обновятся до 10 версии. В течение всего одной недели (с 29 июля 2015 года) в России обновлено 1 млн. предыдущих версий. Это уже говорит о том, что в ближайшее время версия Windows 10 станет абсолютным лидером на рынке ОС среди Windows. 

Еще одно новшество: шифрование дисков BitLocker в ОС Windows 10 не поддерживается. 

ОС Windows 10 представляет собой привычную организационную схему: версию ОС можно приобрести практически в любом компьютерном магазине или Интернет-магазине, например, softkey.ru, и установить самостоятельно. Версию Windows 10 можно приобрести также вместе с новым техническом устройством, например, стационарном компьютере, ноутбуке, нетбуке, ультрабуке. На версию ОС Windows 10 можно устанавливать любое программное обеспечение, как корпорации Microsoft, так и практически любых других разработчиков программного обеспечения, совместимых с данной версией ОС. 

После выпуска ОС Windows 8, которая выпускалась одновременно в трех версиях: Windows 8, Windows RT и Windows Phone. Если ОС Android, существовавшая также в нескольких версиях, в зависимости от технических устройств, объединила и выпустила единую версию, то корпорация Microsoft так и не смогла этого сделать, хотя такие попытки и предпринимались. Как заявила вице-президент Microsoft Джулия Ларсон-Грин на мероприятии UBS Global Technology Summit в конце 2013 года, корпорация Microsoft также пойдет по пути объединения трех версий (Windows 8, Windows RT и Windows Phone) и созданию единой версии для всех технических устройств. Но этого так и не произошло: все три версии так и остались самостоятельными и независимыми. Поэтому необходимо сказать и про обновления Windows RT и Windows Phone. 

Обновление для Windows RT выйдет в сентябре 2015 года, которое улучшит меню Пуск и экран блокировки. Ни название, ни номер версии RT не изменится. Чтобы его получить, необходимо посетить Центр обновлений Windows на устройстве под управлением Windows RT. Обновление для Windows Phone 8.1 выйдет в конце 2015 года и также будет бесплатным. Пока список телефонов, на которых будет выполнено обновление, выглядит так: Lumia 1020, Lumia 1320, Lumia 1520, Lumia 520, Lumia 525, Lumia 526, Lumia 530, DualSimLumia 535, Lumia 620, Lumia 625, Lumia 630, Lumia 630, DualSimLumia 635, Lumia 636, Lumia 638, Lumia 720, Lumia 730, Lumia 730, DualSIMLumia 735, Lumia 810, Lumia 820, Lumia 822, Lumia 830, Lumia 920, Lumia 925, Lumia 928, Lumia 930, MicrosoftLumia 430, MicrosoftLumia 435, MicrosoftLumia 435, DualSIMMicrosoftLumia 435, DualSIMDTVMicrosoft, Lumia 532, MicrosoftLumia 532, DualSIMMicrosoftLumia 640, DualSIMMicrosoft, Lumia 535 DualSIM. Хотя руководство Microsoft заявило, что список может быть расширен по результатам тестирования. 

Версия Windows RT имеет совершенно иной организационный подход. Прежде всего, эту версию ОС невозможно купить отдельно: ее можно приобрести только вместе с новейшими техническими устройствами: смартфонами, планшетами и другими портативными компьютерными системами на платформе процессоров ARM. Эта версия ОС предназначена в первую очередь для поддержки сенсорных мониторов, что потребовало разработки совершенно других принципов работы с данной ОС. ОС Windows 10 также позволяет работать с сенсорным экраном, если он установлен на компьютере.

Устройства с ОС Windows RT отличаются особой продолжительностью мобильной работы от заряда установленной батареи, что крайне важно для людей, часто находящихся в пути и вынужденных работать с компьютерными устройствами без длительного подключения к проводному электропитанию для подзарядки аккумуляторов. 

Другое отличие ОС Windows RT от ОС Windows 10 заключается в том, что на компьютер с ОС WindowsRT уже предустановленны многие программы корпорации Microsoft: 

Ознакомительный выпуск MicrosoftOffice для дома и учебы 2013 RT с оптимизированными для сенсорного ввода версиями новых программ Microsoft Word, Excel, PowerPoint и OneNote для настольных компьютеров. После окончательного выпуска этого офисного пакета предоставляется возможность обновить ознакомительную версию до официальной; 

Центр обновления Windows и Защитник Windows; 

Улучшенная защита данных с помощью технологии BitLocker, обеспечивающей более высокий уровень безопасности информации пользователя; 

Популярный браузер Microsoft Edge для просмотра веб-страниц; 

Готовые приложения «Почта», «Календарь», «Сообщения», «Фотографии», SkyDrive (для «облачного» хранения данных, доступных из любой точки мира). 

ОС Windows RT совместима с теми принтерами, мышами, клавиатурами, динамиками и другими техническими устройствами, которые сертифицированы для ОС Windows RT. Такие устройства снабжены эмблемой сертификации для Windows RT и начинают работать сразу после подсоединения к компьютерному устройству, так как установка драйверов для них не требуется. 

Покупку и установку новых программ для технических устройств на основе ОС Windows RT можно выполнить только из Магазина Windows (WindowsStore). Программные продукты из магазина WindowsStore не обязательно будут являться разработками корпорации Microsoft, но должны быть сертифицированы корпорацией Microsoft на соответствие совместимости с операционными системами корпорации Microsoft. Это означает, что разработчиком программного обеспечения может быть любая компания. Именно это известие вызвало ажиотаж среди разработчиков программного обеспечения, почуявших возможность хорошо заработать (так как рекламу программного обеспечения будет выполнять корпорация Microsoft, размещающая сведения о предлагаемых программных продуктах на раскрученном и хорошо посещаемом сайте). Благодаря магазину WindowsStore у разработчиков появляется единый доступ ко всем пользователям. Пользователям не нужно больше искать программы по разным сайтам, так как все необходимые им приложения будут находиться в одном месте и будут доступны с любого типа компьютерного устройства. Все эти программные продукты безопасны и не содержат вредоносных объектов. Даже если пользователь, не зная о предлагаемых в магазине программных продуктах, будет создавать запрос для поиска нужной ему программы с заданными ключевыми словами, то благодаря высокому рейтингу магазина WindowsStore он (магазин) будет находиться в первых строках выдачи по результатам запроса. Статистика показывает, что пользователь в результатах по запросу просматривает всего несколько первых строк в списке, лишь небольшой процент пользователей переходит на вторую страницу результатов выдачи по запросу. Другие популярные ОС, например, ОС Android, пошли аналогичным путем, создав Интернет-магазины, в которых собраны проверенные приложения. Но магазины для ОС Android (PLAYМАРКЕТ (GOOGLEPLAY), ЯНДЕКС.STORE, AMAZONAPPSTORE, OPERAMOBILESTORE, GETUPPS!) не являются единственным источником таких программ, и пользователь имеет право установить программы для ОС Android из других источников. Интернет-магазин WindowsStore является единственным источником для установки программ. Тем не менее, такая «демократия» в установке программ для ОС Android привела к тому, что устройства с ОС Android наводнены вредоносными модулями, чего нельзя сказать об устройствах, работающих под управлением ОС Windows RT. Поэтому использование единственного магазина, обеспечившего более надежную защиту своим клиентам, кажется вполне оправданным. 

В России кстати пошли по этому же пути: в июле 2015 года Правительство России приняло решение о преференциях российскому программному обеспечению, в том числе — создание единого реестра российского программного обеспечения (очень приятно, что автор в главе «Инновационная деятельность в сфере развития программного обеспечения в условиях импортозамещения» в коллективной монографии предлагал тоже самое: см. Менеджмент инновационного развития бизнеса: социально-экономические аспекты / Под общ. ред. А.И. Семенова (I раздел) и М.А. Шуваева (II раздел); колл. авторов – Саратов, Институт развития бизнеса и стратегий СГТУ, 2015. – 231 с.). 

Инновацией в Windows 8 были плитки, которые открывались после загрузки ПК. Так как пользователи привыкли к загрузке Рабочего стола, то после загрузки плиток они обычно переходили на Рабочий стол. В Windows 10 все вернулось к привычному Рабочему столу, на котором снова появилась кнопка Пуск, а плитки переместились в Главное меню (Рис.  1). Иконка Интернет-магазина Windows 10 () находится также на Панели задач, а также в списке приложений. 

Рис. 1. Главное меню

Если для ОС Windows RT магазин WindowsStore является единственным источником программного обеспечения, то для ОС Windows 10 этот магазин является одним из источников получения программного обеспечения. Понятие «Магазин» вовсе не означает, что все программные продукты в нем являются коммерческими: уже сейчас предлагается значительное число свободных программ, сертифицированных корпорацией Microsoft, в том числе и от самой корпорации Microsoft, предлагающей свободные программы. Для предыдущих версий ОС Windows корпорация Microsoft также предлагала значительное число бесплатных программ: программу для чтения электронных книг в формате LIT — Microsoft Reader и модуль, встраиваемый в Microsoft Word для создания файлов в этом формате — WordRMR, программу для профессионального создания файлов в формате CHM (формат справки) — MicrosoftHTMLHelp, программу для работы с базами данных — Microsoft SQL Server, бесплатный антивирусный пакет Microsoft Security Essentials и многое другое. 

В ОС Windows RT отсутствуют некоторые привычные приложения и возможности: не установлены проигрыватель Windows Media и Windows Media Center, отключена возможность подключения к компьютеру, работающему под управлением Windows RT, с другого компьютера при помощи удаленного рабочего стола, запрещено создание новой домашней группы, но можно присоединиться к существующей домашней группе. 

Вместе с Windows 10 компания Microsoft перезапускает все ключевые продукты Office, VisualStudio, Windows Phone, Microsoft Account (бывший Live ID), Outlook.com (бывший Hotmail), клавиатуры, мыши и т. д. Кроме того, корпорация Microsoft поменяла логотипы всех своих продуктов, в том числе логотип Windows и даже логотип самой компании. 

В предыдущей ОС Windows 8 появилось новое понятие: чудо-кнопки. Эти всплывающие кнопки находились справа на специальной панели и назывались «Поиск», «Общий доступ», «Пуск», «Устройства» и «Параметры». Чудо-кнопки вызывались при установке указателя мыши в верхний и нижний правый угол экрана во всех основных окнах: Рабочий стол, экран Пуск, Приложения. Но в ОС Windows 10 от чудо-кнопок отказались, а кнопка Свернуть все вернулась на свое место (нижний правый угол Рабочего окна). 

В Windows 10 и Windows RT предлагается новый способ подключения устройств нового поколения, такие как USB 3.0, значительно увеличивающих скорость обмена данными между компьютером и переносным магнитным накопителем. Устройства USB 3.0 позволяют передавать данные в десять раз быстрее по сравнению с USB 2.0 и BLE (Bluetooth Low Energy). 

Выполнить бесплатный обгрейд с предыдущих версий до ОС Windows 10 можно будет весь 2015. За первые 10 дней обновления ОС Windows 10 уже заняла 2,5% рынка ОС. 

Официально объявлено, что версия ОС Windows 10 будет последней в линейке Windows. Это означает только одно: вместо ОС Windows будет разработана принципиально новая ОС. 

Хотя в России ОС Windows является одной из популярных ОС (вместе с ОС Android), но в связи с санкциями западных стран поставлена задача по импортозамещению, в том числе и ОС. Уже принято решение о переходе государственных и муниципальных учреждений на ОС Linux. 

Страны, проводящие независимую политику (в первую очередь, Китай), начали с разработки собственной ОС (LinuxRed) и ее использование в некоторых странах является обязательным. Это позволило определить среду, для которой необходимо было разрабатывать прикладное ПО. Многие ОС, в первую очередь, ОС Windows, в отдельных странах запрещены для защиты государства, организаций и граждан в случае введения санкций и военных действий. 

Создание российских ОС, даже если они будут разработаны в ближайшие десятилетия, не позволит безболезненно перейти на них миллионам пользователей, как частных лиц, так и юридических, по той причине, что абсолютное большинство программ разработано именно для работы в ОС Windows и при смене ОС потребуется внести изменения в эти программы, а может быть придется переписать эти программы заново. 

Аналогичная ситуация уже была после разработки ОС Windows 3.1: после создания принципиально новой ОС она оказалась совершенно бесполезной, так как все разработанные ранее программы работали в среде MS—DOS. Только после включения драйверов MS—DOS в новую среду под именем ОС Windows 95 получилась работоспособная система, позволяющая одновременно работать с морально устаревшими программами для среды MS—DOS и разрабатывать новые программы для среды ОС Windows. О создании российской ОС может идти речь только в том случае, если она сможет работать с ПО, созданным для ОС Windows, в противном случае пользователи под любым предлогом будут бойкотировать такую новую ОС. Программные средства, позволяющие в одной среде имитировать другую среду, называются эмуляторами. Тем не менее, эмуляторы могут вызывать сбои в работе ПО, так как они всего лишь имитируют другую среду, но не заменяют ее полностью. 

Для переноса программ в новую программную среду потребуются колоссальные денежные и временные затраты, придется решать вопрос о лицензировании программного обеспечения, переносимого в новую среду, например, если оно уже было приобретено для работы в другой среде. Необходимо решить вопрос, нужно ли оплачивать полную, частичную стоимость лицензии, или передача ПО для новой ОС должна выполняться бесплатно. 

Попытки разработки российских операционных систем предпринимались неоднократно и в настоящее время существуют 3 основных направления таких разработок: 

1) Создание ОС на основе Linux, версий которых только российских перевалило за несколько десятков. Большинство версий ОС Linux являются свободными и уже в силу этого привлекают внимание пользователей. В настоящее время в России в среде Linux работает множество программ, в том числе и российского производства, например, БАРС-Регистратура, используемая во многих российских медицинских учреждениях для учета пациентов. Некоторые программные средства для разработки ПО являются кросс-платформенными, то есть позволяют создавать ПО, работающее одновременно в средах ОС Windows и ОС Linux, что позволит определенной части ПО безболезненно перейти с ОС Windows на любую версию ОС Linux. Тем не менее, число таких кросс-платформенных приложений невелико. 

Одними из таких версий ОС на основе Linux, созданные российскими разработчиками, являются PuppyRusLinux, AltLinux, AstraLinux, CalculateLinux, RosaLinux, RUNOS, Runtu, RussianFedora, LinuxWizard, МСВСфера, НауЛинукс, Синергия. Использование ОС Linux имеет как достоинства, так и недостатки. К достоинствам можно отнести относительную распространенность этой среды в России, а также ее бесплатность. Для ОС Linux разработано очень мало вредоносных программ, хотя это объясняется не тем, что система не имеет уязвимостей или имеет их мало, а отсутствием внимания к этой ОС хакеров: опыт показывает, что ОС Android, основанная на ядре ОС Linux, уже активно взламывается хакерами для кражи паролей, ПИН-кодов, персональных данных, переписки, кражи денежных средств на мобильных устройствах, а также для объединения взломанных компьютеров и девайсов в бот-сети и участия взломанных девайсов в сетевых атаках на другие компьютеры и сайты. 

Несмотря на сомнения многих специалистов в том, можно ли считать ОС, основанные на Linux, российскими разработками, так как труд российских программистов составляет в таких ОС не более 1-2-3%, необходимо специально отметить, что программный код Linux основан на открытом программном обеспечении (ОПО), то есть исходный код распространяется в декомпилированном виде, что не позволяет скрывать в этом ядре секретные вредоносные или потенциально-опасные модули. Это не позволит нанести вред пользователям средствами ОС Linux (но может позволить нанести вред, как и в других ОС, с помощью боевых вирусов). 

Большое число предлагаемых ОС, принадлежащих разным правообладателям и основанных на ядре Linux, не позволит ни одной из них стать основной российской ОС (как, например, ОС Windows), но они могут быть использованы при внезапной блокировке ОС Windowsпо всей стране в качестве альтернативы. Учитывая, что большинство российских пользователей не имеют опыта работы в данной ОС, то они не знают и правил работы с ней, настройки ее Панели управления, особенностей работы с этой ОС, а также не знакомы с приложениями для этой ОС. Учитывая, что ОС Linux является пока практически единственной реальной альтернативой ОС Windows, то необходимо проводить обучение ОС Linux в российских учебных учреждениях. Необходимо также разработать эмуляторы, которые могли бы имитировать работу приложений ОС Windows в среде Linux. 

2) Создание клонов на основе зарубежных ОС, в основном свободных. Российские разработки являются переработанными клонами зарубежных разработок. Здесь можно упомянуть KolibriOS, являющуюся клоном MenuetOS; Xameleon, клон L4Ka Pistachio, который сам является клоном ОС Unix; ReactOS, являющийся клоном ОС Windows, БедОС 2 «Таня» являющийся переработкой ОС Windows 98 и даже Free—DOS. Разработка клонов зарубежных ОС может привести к затяжным юридическим разбирательствам по нарушениям патентов и не позволит использовать такие ОС на практике. Хотя существуют российские разработки, но они или используются в качестве экспериментальных ОС, или ненадежны и систематически выходят из строя, что не позволяет использовать многие из них в качестве рабочей ОС, в частности в коммерческих организациях. 

3) Создание принципиально новых ОС российского производства. В настоящее время к таким ОС относятся ОС Phantom OS, созданная компанией DigitalZone и разрабатываемая Патриот ОС от одноименной компании. Первая ОС уже разработана, вторая только находится на стадии проектирования. Это наиболее перспективное направление в разработке ОС, но нет никаких гарантий в успешном их создании. Например, Патриот ОС пытается с помощью созданного краудфандингового фонда организовать финансирование этого проекта с капиталом 38 500 000 рублей. Такая точная сумма у многих потенциальных партнеров вызывает сомнения и подозрения: 1) отечественные краудфандинговые проекты никогда не набирали более 12 миллионов рублей. 2) заявленная сумма является намного меньше необходимой в несколько раз, хотя разработчики заверяют, что это только стартовая сумма. 3) сомнения в возможности разработки заявленных характеристик, в частности обещание разработки новой сети «Патрионет», аналога Интернета, но с большими возможностями и только для пользователей Патриот ОС. Разработка проекта Патриот ОС рассчитана на срок не менее 10 лет. При этом выпуск бета-версии планируется к концу 2016 года на клиентах или эмуляторах Windows и Linux, с возможностью тестирования основных принципов работы системы. К концу 2017 планируется запуск релизовой версии Патриот ОС и показ прототипа полноценной Патриот ОС на одном из разработанных устройств. Одним из решений для финансирования проекта может быть привлечение одного из венчурных фондов, а не краудфандингового. Другим решением может стать создание акционерного общества, которое сможет проконтролировать затраты на создание проекта. Большинство зарубежных инновационных компаний по разработке ПО (Microsoft, Google и другие) функционируют именно как акционерные общества. Аккумулирование денежных средств акционеров позволило этим компаниям быстро создавать новые программные продукты, проводить маркетинговые кампании, реализовывать эти продукты и получать прибыль. Нежелание делиться будущими ожидаемыми сверхдоходами с другими инвесторами может привести к отсутствию финансирования и закрытию перспективного проекта Патриот ОС. 

Все перечисленные проекты российских операционных систем разрабатываются небогатыми инновационными научно-исследовательскими, коммерческими организациями или частными лицами — энтузиастами с ограниченными финансовыми средствами. Имеются сведения, что РЖД, некоторые российские нефтяные компании, обладающие значительными денежными средствами, рассматривают возможность участия в разработках российских версий ОС, в том числе и для мобильных устройств. 

В связи с анализом посещенных сайтов, которые ведет ОС Windows 10, уже через 2 недели после начала обновления до ОС Windows 10 многие торрент-трекеры массово закрывают доступ пользователям Windows 10 из-за большого объема информации, собираемого операционной системой. В частности, Microsoft может передавать данные о торрентах крупнейшему производителю антипиратского ПО компании MarkMonitor. Кроме того, операторы торрентов утверждают, что ОС Windows 10 отправляет содержимое локальных дисков пользователей на один из серверов Microsoft и передает информацию о пиринговых сетях антипиратским группам. 

Время на прочтение
16 мин

Количество просмотров 104K

Меня зовут Андрей Артемьев, я работаю в Microsoft над ядром ОС Windows 10, ранее я работал над Windows 10x (WCOS), XBox, Windows Phone и Microsoft Edge. Я хочу популярно в образовательных целях рассказать о том как работает компьютер на примере клавиатурного ввода и Windows 10. Данный цикл статей рассчитан в первую очередь на студентов технических специальностей. Мы рассмотрим какой путь проходит информация о нажатой клавише от клавиатуры до отображения в Notepad.exe. В виду обширности и междисциплинарности темы в статьях могут быть неточности, о которых сообщайте в комментариях. Какая-то информация может быть устаревшей в виду скорости с которой развивается Windows.

Насколько глубоко мы погрузимся в тему?

Давайте для начала в общих чертах поговорим об уровнях на которых можно рассматривать компьютер. Каждый уровень основывается на предыдущем. Начнём с самого верха.

Уровень прикладных программ. Здесь находятся все пользовательские приложения, это браузер, Microsoft Office, блокнот, а также веб-сервер IIS, SQL Server, различное middleware вроде Java и .Net и все скриптовые языки, будь то Ruby, PHP или Bat-файлы.

Уровень операционной системы. ОС можно рассматривать как:

• Менеджер ресурсов — память, жёсткие диски, принтеры, экран, клавиатура ограниченные ресурсы которые совместно используются запущенными на компьютере программами.
• Виртуальная машина — файл это наглядный пример виртуального объекта. Он представляет абстракцию данных на диске, API для работы с ним и так же добавляет концепцию прав доступа. Вместо файла могла быть концепция контейнера данных и совершенно другого API. Таких виртуальных объектов в ОС много.
• Платформа — ОС предоставляет программные модели и примитивы для построения программ. К примеру Windows Drivers Framework позволяет быстро разрабатывать драйвера, окна в Windows используются для построения сложных пользовательских интерфейсов. Dll — предоставляет модель расширения функционала программы через плагины, а так же механизм для реализации читалки экрана через ловушки клавиатуры (см. LowLevelKeyboard hook).

Операционная система разбита на слои и компоненты. В общем виде архитектура Windows 10 выглядит так. О ней мы поговорим подробно чуть позже.

Уровень архитектуры компьютера. Он представлен материнской платой, которая имеет определённый форм-фактор, встроенные функции закодированные в микросхемах называемых чип-сетом и порты, через которые можно расширять функционал компьютера подключив графическую карту, сетевую карту, дополнительную оперативную память (RAM), жёсткие диски, клавиатуру и пр. Порты влияют на скорость работы и возможности компьютера, что и будет определять его назначение будь то сервер для обработки тысяч запросов в секунду, планшет для пользования Интернетом или игровой ПК с несколькими видеокартами. ОС абстрагирует особенности материнской платы.

Микросхемы выглядят как на картинке ниже и представляют собой мини-компьютер выполняющий простые программы для низкоуровневых задач, к примеру прочитать данные от клавиатуры и передать их дальше чтобы они достигли в конечном счёте процессора. Как правило реализованы в виде аналоговой непрограммируемой микросхемы или микроконтроллера, программируемого на языке С.

Материнскую плату можно рассматривать как колонию микросхем которые общаются между собой через шины и через них циркулируют данные от подключенных устройств к процессору и обратно. Чип-сет — это своего рода нервная система компьютера. Все чипы на материнской плате были изначально созданы чтобы работать друг с другом. Некоторые из них могут иметь особые функции, к примеру таймер или хранение настроек BIOS. Пожалуй самый важный из них тот что имеет встроенную программу (прошивку, BIOS, UEFI) которая начинает выполняться как только появляется электричество. Она находит жёсткий диск с загрузчиком Windows и передаёт тому управление который в свою очередь запускает исполняемый файл ОС, который можно назвать Windows10.exe, на самом деле NtOsKrnl.exe. BIOS знает что искать благодаря соглашению между производителями железа и операционных систем.

Вокруг материнской платы можно собрать мобильный телефон, игровую приставку, серверную станцию или умное устройство. На картинке ниже распространённые форм-факторы материнских плат.

Уровень микроархитектуры представлен процессором (CPU), это сердце материнки и весь чип-сет нужен для обслуживания CPU. Процессор это компьютер в компьютере, более мощный и продвинутый микроконтроллер которому не нужна прошивка, потому как поток команд подаётся на лету, когда планировщик потоков поменял контекст процессора. Функционал процессора делится на подсистемы, к примеру компонент занимающийся математическими и логическими операциями, математический сопроцессор, кэш. Какие-то из них раньше были отдельным чипом на материнской плате, но сейчас их сделали частью ЦПУ, например контроллер прерывания и микросхема под названием “Северный мост” что увеличило скорость работы.

Микроархитектура это не то же самое что архитектура. Весь функционал CPU разделён на компоненты, которые работают сообща. Эти компоненты и их взаимодействие и есть микроархитектура. На блок-схеме ниже они представлены цветными прямоугольниками и квадратиками.

Архитектура процессора это по сути документ который описывает какой функциональностью он должен обладать для того чтобы соответствовать к примеру архитектуре x86, x64 или ARM применяемой на мобильных устройствах. В этом документе описано какие должны поддерживаться команды, назначения регистров и логика работы. Создатели процессоров Intel, AMD, Эльбрус могут реализовывать эту функциональность как угодно и добавлять к ней новые возможности в виде команд, регистров, флагов, прерываний и если ОС знает о них то может использовать. В терминах ООП архитектура ЦПУ — это интерфейс, а микроархитектура — его реализация.

Логические схемы. Цветные прямоугольники с блок-схемы CPU состоят из логических схем, которые производят свои операции на последовательностях нулей и единиц. Процессор видит все данные и команды в виде битов (0 и 1), по формуле любое десятичное число можно представить в виде последовательности 0 и 1, а вот что значит конкретное число зависит от контекста. Это может быть код, цифра, буква. Арифметическое и логическое устройство (ALU) умеет производить сложение двух чисел через побитовые операции. Побитовые алгоритмы сложения, вычитания, умножения и деления давно известны, разработчикам логической схемы их только надо эффективно реализовать.

Цифровые схемы работают с данными на уровне нулей и единиц, а аналоговые полагаются на эксплуатирование законов физики. Они выполняют простейшие манипуляции над битами, такие как сдвиги, AND, OR, XOR. Через эти примитивы реализуются более сложные операции. На картинке ниже представлен аналоговый оператор AND реализованный через транзисторы. На выходе схемы ненулевое напряжение будет только если оно есть на обоих входных контактах (Вх1 и Вх2), иначе ноль вольт. Точно так же работает оператор && в C#. Цифровые схемы в конечном счёте основаны на аналоговых. Физически логические элементы в логических схемах могут быть реализованы не только электронными но и механическими, гидравлическими, оптическими и другими способами.

Уровень радиоэлементов. Физически аналоговые схемы полагаются на радиоэлементы, которые собственно и эксплуатируют законы физики. Преимущественно это полупроводники, т.е. в определённых условиях они могут проводить электричество, а могут и нет. Диод проводит ток только в одном направлении, если его выпаять, развернуть на 180 и впаять обратно, то ток через него проходить не будет. Транзистор пропускает ток только если есть напряжение на управляющей ножке. Человечество научилось делать транзисторы микроскопическими и потому их можно размещать на маленькой плате миллионами. На картинках ниже полупроводниковые радиоэлементы и обычный транзистор рядом с нано транзистором под электронным микроскопом.

Уровень законов физики. И наконец самый нижний уровень — это уровень законов физики которые заключены в полупроводниковые радиоэлементы.

Мы будем много говорить про уровень ОС и чуть меньше про архитектуру компьютера, микроархитектуру, аналоговые схемы и радиоэлементы. К последней части у вас должно быть понимание как это всё работает вместе.

Основы Операционной Системы

Когда мы проходили в универе программирование на ассемблере у многих студентов был ступор от таких умных слов как “режимы ядра и пользователя”, под которыми на самом деле скрывается хорошо всем известная ролевая система аутентификации, на всех сайтах есть как минимум “Админ” имеющий доступ ко всем страницам и “Пользователь” имеющий ограниченный доступ. Точно так же роль “Ядро” имеет доступ ко всем возможностям CPU, а роль “Пользователь” может вызывать не все команды процессора и не со всеми аргументами. Поверх этой ролевой модели по принципу клиент-серверной архитектуры построена операционная система, где сервер это ядро, которое и реализовывает функционал ОС, а клиент — это пользовательские программы. В мире Web клиент и сервер разделены физически — это два разных компьютера общающихся по сети. В ОС клиент и сервер живут на одной машине и на одном железе. У сервера есть некий API который позволяет клиентам изменять его состояние, к примеру Twitter API позволяет создавать посты, логиниться и загружать ленту твитов в мобильный клиент. У Windows есть Win API, только более громоздкий в виду более широкого круга задач, на сегодняшний день у винды примерно 330 000 API плюс API для UWP apps. Если концепции Твитера более менее всем понятны — пост, пользователь, фид — то концепции ОС могут потребовать некоторого углубления в её внутренности. Поэтому API Windows могут быть трудно понятными без понимания внутреннего устройства ОС.

На самом деле под ядром понимают три разные вещи. Ядро как весь код ОС. Ядро как подсистема которая отвечает за механизмы ОС, такие как планировщик потоков, переключение контекста, обработка прерываний, свап виртуальный памяти на физическую (Kernel) и ядро подсистемы для поддержки других ОС — CSRSS.exe (Windows), PSXSS.exe (POSIX), OS2SS.exe (OS/2) или WSL (Windows SubSystem for Linux). В данном контексте понимается первый смысл — весь код ОС.

Когда на экране появляется окно, то в серверной части ОС (режим ядра) появляется структура данных которая описывает это окно — его положение на экране, размеры, текст заголовка, оконная функция через которую ОС даёт приложению среагировать на события. Поскольку подсистем в ОС много, то и структур данных описывающих один объект может быть несколько, к примеру информация о пользовательском процессе есть в компонентах:

• Executive — здесь логика работы ОС. В этом слое проверяется что могут и не могут делать процессы. Здесь хранится инфа о родительском процессе, параметры старта процесса (Process Environment Block), привязанный аккаунт пользователя, имя exe файла процесса.
• Kernel — здесь реализованы механизмы ОС, такие как планировщик потоков. Здесь хранится сколько времени процесс проводит в режиме пользователя и ядра, к каким процессорам привязаны его потоки, базовый приоритет потоков процесса.
• Windowing subsystem — инфа о GDI объектах которые используются для рисования в окне. Это такие примитивы как кисти, pen и пр.
• DirectX — всё что имеет отношение к DirectX: шейдеры, поверхности, DX-объекты, счётчики производительности GPU, настройки памяти графической памяти.
• Подсистема Windows которая представлена процессом CSRSS.exe (Client Server Runtime SubSystem). Windows ранее поддерживал ОС POSIX (процесс PSXSS.exe) и OS/2 (OS2SS.exe). В те времена возникла идея сделать и Windows такой же подсистемой, но эта было медленно и поэтому скоро часть CSRSS.exe перенесли в win32k.sys, который сейчас разбит на несколько файлов — win32k.sys, win32kbase.sys и win32kfull.sys. Здесь хранится информация о Process Group Data, Shutdown level, Session Data и пр.

Поддержка POSIX и OS/2 скорее была формальной, потому как для переноса программы с этих ОС нужно было найти исходный код и перекомпилировать его специальным образом чтобы получился exe-файл в котором все вызовы к API ОС перенаправлялись в PSXdll.dll (NETAPI.DLL и DOSCALLS.DLL для OS/2 и User32.dll для Windows приложений), которая была тонкой обёрткой над API Windows. Состояние некоторых API хранилось в процессе подсистемы PSXSS.exe (OS2SS.exe). Поскольку не все API можно сопоставить 1 к 1, то работала такая программа нестабильно. В Windows 10 была добавлена поддержка Linux и она работает совсем по-другому. Подсистема Linux хостится в режиме ядра и разница между Windows Subsystem for Linux и Linux примерно как между разными билдами. Специально для WSL был введён новый тип процессов — PICO-process.

Что такое компонент? Это логически сгруппированный функционал. Компонентом можно назвать ООП-класс, dll, папку, набор функций с общим префиксом, пространство имён, слой в архитектуре.

Более подробно о разделении на клиент-сервер

Разделение на клиент и сервер реализовано при помощи встроенной функциональности CPU, разделения памяти и программных проверок.

Производители оборудования сотрудничают с разработчиками ОС, поэтому в процессоре есть механизмы созданные с учётом потребностей создателей операционных систем. Во всех современных процессорах реализован механизм ролей пользователя, где под пользователем понимается исполняемый в данный момент код. В веб приложениях роль залогиненого пользователя хранится в какой-то переменной и помимо понятного названия Admin или User имеет Id этой роли который чаще и используется при авторизации, потому как сравнивать числа быстрее и проще чем строки. В процессоре роль текущего пользователя хранится в поле которое называется “кольцо безопасности” (Security Ring), а не “CurrentUser.Role.Id”. В большинстве процессоров это поле принимает четыре значения от 0 до 3. Windows использует 0 для роли которая называется “Режим Ядра”, потому как это самый привилегированный режим и самое большое значение для роли “Режим Пользователя”, потому как это самая ограниченная роль. Остальные роли не используются потому как различие между 0 и 1, 2 и 3 незначительное. Эти роли ограничивают страницы памяти которые могут быть адресованы, нельзя вызывать некоторые инструкции или же нельзя их вызывать с определёнными аргументами. Так же есть ограничения на использование технологии I/O Ports для обмена данными с устройствами такими как клавиатура, но она уже лет 10 не используется. Переключение в режим ядра происходит через команду syscall, которая по индексу находит в массиве указателей на APIs Windows функцию которую надо вызвать. Указатель на этот массив сохраняется в специальном регистре процессора во время загрузки ОС.

Я специально назвал регистр ЦПУ полем. Когда вы пишете программу на C#, то можете добавлять сколько угодно полей в свой класс и давать им понятные названия. У процессоров и микроконтроллеров поля называются регистрами. Когда вы проектируете железку то нужно уже на этом этапе понять сколько регистров (полей) надо, какого размера они должны быть и какой функционал на них возложить, чтобы этого хватало на все случаи жизни для всех мыслимых и немыслимых ситуаций. Представьте, что вам надо написать программу на C#-подобном языке программирования у которого в классе 16 предопределённых полей и вы не можете использовать локальные переменные. Т.е. одно и то же поле может использоваться для хранения залогиненного пользователя, отсортированного массива, временных данных или результата выполнения метода. Имена таких полей должны быть максимально общими, вместо tempData, funcResult будут странные имена EAX, AH, AL, DX и пр. Если бы вы писали на C# эмулятор процессора на архитектуре x86, то код мог бы выглядеть примерно так (DIV — divide, команда целочисленного деления):

Для иллюстрации я добавил проверку на режим ядра. Если происходит ошибка деления на ноль, то процессор уведомляет об этому ОС через прерывание (выбрасывает событие). Во время загрузки ОС предоставляет процессору одномерный массив указателей на функцию, который называется вектор прерываний, где каждому индексу соответствует какое-то событие к примеру деление на ноль. ОС знает архитектуру процессора на котором исполняется и может соответствующим образом упорядочить в массиве указатели на функции. CPU вызывает эту функцию и ОС свой код. К примеру Windows смотрит в реестре установлен ли отладчик и показывает сообщение о том что произошла ошибка и есть возможность запустить дебаггер чтобы посмотреть на место где она произошла. Прерывание называется прерыванием потому как оно вклинивается в нормальный ход выполнения программы и даёт возможность выполнится обработчику прерывания и только после его завершения процессор может вернуться к исполнению программы.

Прерывания могут генерироваться не только процессором но и внешними устройствами (клавиатура, мышь) или программным кодом. Планировщик потоков устанавливает таймер который с интервалами равными одному кванту (по умолчанию около 15мс, в Windows Server больше) генерирует прерывание чтобы по внутреннему алгоритму назначить другой поток на исполнение. Пошаговое исполнение программы в Visual Studio так же полагается на механизм прерываний — у процессора устанавливается флаг, который после каждой команды вызывает прерывание которое обрабатывает Windows Debugging Engine и уведомляет через API Visual Studio.

Разделение памятью реализовано благодаря виртуальной памяти. Ранее я говорил что ОС это менеджер ресурсов и виртуальная машина. Даже если у вас 1Гб RAM 32х битный Windows будет работать так как если бы у вас было 4Гб оперативки, т.е. реально у вас 1Гб, а виртуально 4Гб. Современные компьютеры основаны на теоретической модели машины Тьюринга или же архитектуре фон Неймана (с некоторыми изменениями). Согласно этим моделям память в компьютере это лента состоящая из ячеек размером один байт. Эти ячейки сгруппированы в страницы как правило по 4096 байт (4Кб), потому как:

• С т. зр. CPU нет разницы между кодом и данными, что приводит к трудновыявляемым ошибкам и возможностям для взлома. Если регионы памяти пометить атрибутами по которым можно сказать, что здесь находится код, а здесь данные только для чтения, а сюда можно писать, то это решит указанные проблемы. Так же можно пометить страницы доступные только в режиме ядра.
• Поддержка виртуальной памяти процессором, который умеет копировать страницу виртуальной памяти в физическую. Физическая память RAM так же представлена в виде страниц по 4Кб. Кэш процессора считывает память из RAM страницами, потому как часто программа читает расположенные рядом данные.
• Кажется что процесс владеет всей доступной ему памятью, хотя реально его запросы на выделение динамической памяти (оператор new в С++) ОС удовлетворяет только когда процесс попытается прочитать/записать её. Exe-файл полностью не загружается в память, а отображается с диска и когда нужно исполнить код или считать данные они загружаются в память c диска. Эти механизмы основаны на страницах.
• Имитация эксклюзивного пользования RAM каждым процессом. Когда планировщик потоков назначает поток на выполнение он загружает в регистры процессора информацию о мапинге виртуальных страниц процесса в физические страницы и когда код потока пытается прочитать/записать какой-то адрес процессор правильно его транслирует. Помимо процессов на эмуляцию эксклюзивности пользования RAM полагаются сессии, которые содержат код и данные специфичные для отдельного пользователя, к примеру глобальная очередь сообщений. В Windows 10 есть контекст потока, процесса и сессии.

Windows 10 использует ячейки вначале ленты для пользовательского пространства, а в конце — для самого себя (пространство режима ядра), в котором и хранятся объекты описывающие состояние системы.

64 битный адрес позволяет адресовать 16 экзабайт, это 18,446,744,073,709,551,616 ячеек памяти. Современные процессоры пока что не поддерживают так много RAM и поэтому используют только младшие 48 бит адреса, остальные 16 заполняются старшим разрядом. Поэтому Win x64 попросту не использует часть адресов, которые помечены на рисунке выше чёрным. Но это не значит, что 64х битный Windows “видит” 256 Tb оперативки. Максимум 8TB виртуальной памяти на архитектуре IA64 и 7TB на x64. Предел физической памяти поддерживаемой Windows 10 — 2TB, потому как с большим количеством Винда не тестировалась. Объём поддерживаемой RAM в Windows 10 определяется во многом редакцией ОС, чем дороже тем больше.

Почему ячейки памяти пронумерованы шестнадцатиричными (HEX) числами, а не десятичными или двоичными? Адрес ячейки это не просто порядковый номер, в нём закодировано три числа по которым эту ячейку можно отобразить на физическую память. Первые два это индексы по которым находится конкретная страница виртуальной памяти, а третье число — смещение от начала страницы. CPU и ОС здесь работают в связке — ОС предоставляет структуру данных по которой CPU находит страницу виртуальной памяти и копирует её в физическую. По HEX номеру можно сразу увидеть как выровнен в памяти адрес. Формат двоичного числа слишком громоздкий, 32 бита (или 64) трудны для восприятия. Десятичный формат — показывает слишком мало информации, тогда как HEX удобный компромисс между десятичной и двоичной системами, средами людей и машин.

Программный способ разделения на клиент-сервер (режим ядра-режим пользователя) гораздо скучнее перечисленных выше механизмов. Процессы и потоки могут быть помечены специальными аттрибутами или же мы можем хранить список указателей на потоки/процессы и проверять их в коде. Если вы хоть раз делали авторизацию в веб-приложении, то хорошо понимаете о чём я говорю.

Из чего состоит Windows?

Абстракция или же разбиение на компоненты есть во всех сферах программирования и интуитивно понятно что Windows тоже делится на какие-то компоненты. Под компонентом понимается какая-то единица функциональности — ООП класс, файл, dll, папка. Компоненты на диаграмме ниже могут быть как индивидуальными *.sys, *.dll файлами, так и просто набором API сгруппированным логически через добавление префикса к имени функции, старая часть системы написана на C, а он не поддерживает классы. Новые части пишутся нередко на C++. В укрупнённом виде Винда выглядит так:

Давайте быстренько пробежимся по её компонентам снизу вверх:

• Hyper-V Hypervisor — слой виртуализации благодаря которому в Windows можно создать виртуальную машину. Иногда говорят, что Hyper-V это минус первый уровень привилегий, однако реализован он в одном уровне привилегий и адресном пространстве что и ядро ОС, за счёт использования слоёной архитектуры ОС ничего не знает о нём.
• HAL.dll — Hardware Abtraction Layer — изначально задумывался как абстракция над железом — чипсет, материнская плата, процессор — для того чтобы можно было перенести Windows на новую платформу реализовав новый HAL.dll, который будет выбран и скопирован во время установки. По сути это драйвер к устройствам материнской платы, к примеру таймерам, контроллеру прерываний. Сейчас его роль снижена, потому как многие драйвера материнки и чип-сета реализованы в ACPI.sys.

  Что такое Advanced Configuration and Power Interface? До 1996 года когда вы выключали компьютер через UI, ОС сохраняла состояние системы и потом показывала сообщение что можно отключать питание нажав кнопку на корпусе.

  

  В 1996м году появился стандарт ACPI, который реализовывался производителями материнской платы и позволял софту управлять питанием всей машины, т.е. Самостоятельно отключать питание на компьютере либо пробуждать его ото сна. ACPI так же позволяет контролировать питание отдельных компонентов, таких как CD drive, т.к. большую часть времени он не работает.

• Device Drivers — говорит само за себя. Драйвер это код скомпилированный в файл с расширением *.sys, он может содержать как код который работает со внешним устройством, так и к примеру код антивируса который сканирует процессы и системную память. Process Explorer от SysInternals так же полагается на драйвер для получения информации о процессах.
• Kernel — Kernel Mode Execution Environment, содержит обработчики прерываний, работа с таймерами, планировщик потоков, объекты синхронизации и пр. Здесь реализованы все механизмы ОС.
• Executive — Реализовывает логику работы ОС, можно сказать что это уровень бизнес-логики ОС.
• Windowing & Graphics — Система окон и DirectX для отрисовки всего что видно на экране.
• NtDll.dll — Эта библиотека выделена большим зелёным прямоугольником потому что загружается в память только один раз и потом отображается в память всех остальных процессов. В этой dll находится загрузчик программ, который отвечает за инициализацию запущенного процесса (в т.ч. загрузку dll) и потоков в нём. Nt понимается как Native, в том же смысле что и Native American. Т.е. это API ядра ОС, которое отделено от режима пользователя. Все функции экспортируемые из этой dll имеют префикс Nt (NtDestroyMenu). Некоторые Win API реализованы в режиме пользователя и они являются частью User32.dll. Как правило пользовательские приложения не используют напрямую функции из NtDll.dll, они обращаются к Nt* функциям через ещё один уровень абстракции (level of indirection) — subsystem dll такую как User32.dll или PSXdll.dll и DOSCALLS.DLL доступных в более старых версиях Windows. NtDll.dll предназначена в первую очередь для системных процессов (Session Management Sub System.exe, WindowsInititialize.exe и пр.), которые запускаются ещё во время загрузки ОС.
• SubSystem dlls — о них я уже сказал в предыдущем пункте. Все Windows приложения обращаются к ОС через User32.dll. Какие-то API реализованы в режиме пользователя и к примеру могут обращаться к системным процессам, другие же вызывают Nt* функции из NtDll.dll, к примеру CreateFile в конечном счёте вызывает NtCreateFile).
• Environment Subsystems — CSRSS.exe, подсистема Windows. Ранее тут были ОС POSIX (процесс PSXSS.exe) и OS/2 (OS2SS.exe). Windows Subsystem for Linux реализована совершенно по-другому.
• System Processes — это процессы которые выполняют различные системные фунции, к примеру LSASS.exe (Local Security Authority SubSystem) который отвечает за аутентификацию пользователей и другие.
• Service Processes — Раньше сервисы Windows (например Plug and Play Manager) работали в своих процессах и были *.exe файлами. Со временем появился процесс SvcHost.exe который может хостить сразу несколько компонентов, реализованных в виде *.dll-файлов. Поэтому почти все системные компоненты и переехали в SvcHost’ы.
• User Processes — пользовательские процессы. Те самые которые мы используем каждый день — браузеры, игры, офисные программы и пр. Они полагаются на описанную в предыдущих пунктах инфраструктуру.

На этом первую часть закончу. В следующей посмотрим откуда начинается путь клавиши.

Часть 2