NT құрылымы

Windows NT құрылымын жасауда микроядро тұжырымдамасы кең дәрежеде қолданылған. Бұл мақсатқа сәйкес ОЖ бірнеше ішкі жүйелерге бөлінген, олардың әрбіреуі серверлік функциялардың бөлек жиынын орындайды - мысалы, жады сервисі, процессорларды жасау сервисі немесе процессорларды жоспарлау сервисі. Әр сервер оның сервисті функцияларының біреуіне клиенттен сұрауды тексеру циклін жасап қолданбалық режимде орындалады. Клиент бола алатын ОЖ басқа компоненті немесе қолданбалық бағдарлама серверге хабар жіберіп, сервиске сұрау салады. ОЖ ядросы (немесе микроядро) биік дәрежелік режимде жұмыс істеп, керекті серверге хабар жібереді, сосын сервер операциясы орындайды, кейін ядро басқа хабар көмегімен клиентке шешімдерін қайтарады.

Windows NT құрылымды екі бөліктен көрсетілуі мүмкін: қолданушы режимінде жұмыс істейтін операциялық жүйенің бөлігі және ядро режимінде жұмыс істейтін операциялық жүйенің бөлігі.

Windows NT режимінде жүмыс істейтін операциялық жүйенің бөлігі executive атқарушы бөлігі деп аталады. Ол виртуалды жадымен, объектілермен (ресурстармен), енгізу-шығару және файлды жүйемен (желілік драйверлерді қосқанда), процессорлар өзара қатынасы мен сенімділік жүйесімен басқаратын компоненттер қатарынін қосады. Бұл компоненттер бір-бірімен модульаралық байланыс арқылы араласады. Әр компонент виртуалды процедуралар көмегімен басқаларын шақырады.

Windows NT қолданушы режимінде жүмыс істейтін екінші бөлігін сақтанған ішкі жүйелер атаулы серверлерді құрайды. Windows NT серверлері жадысы басқа процессорлардан NT executive виртуалды жадысын басқару жүйесімен бөлінген әрбіреуі бөлек процесте орындалатындықтан, сақтанған ішкі жүйелер деп аталады. Ішкі жүйелер автоматы түрде жадыны ортақ қолдана алмайтындьщтан, олар бір-бірімен хабар жіберу арқылы байланысады. Хабар клиент пен сервер арасында жіберілетіндей екі сервер арасында да жіберіле алады. Барлық хабарлар Windows NT атқарушы бөлігі арқылы өтеді. Windows NT ядросы сақтанған ішкі жүйелер жібін кәдімгі қолданбалы процессорлар жіптеріндей жоспарлайды.

Сақтанған ішкі жүйелерді ядро кеңістігінде жұмыс істейтін және дискіге ешқашан лақтырылмайтын атқарушы бөлім Windows NT executive қабылдайды. Оның құрамдық бөліктері:

Объектілер менеджері. Жүйе ресурстарын көрсету үшін қолданатын абстрактілі деректер типі - NT executive жасайды, жояды және басқарады.

Қорғаныш мониторы. Жергілікті компьютерде қорғау шарттарын іске асырады.

Процессорлар менеджері. Процессорлар мен жіптерді жасайды және тоқтатады, сәл тоқтатып қайта қосады, сонымен қатар олар жайлы ақпаратты сақтайды.

Виртуалды жады менеджері.

Енгізу-шығару ішкі жүйесі мынадай компоненттерден тұрады:

- енгізу-шығару менеджері, құрылғылардан тәуелсіз

енгізу-шығару құралдарын қамтамасыз етеді;

- файлдық жүйелер - кіріс-шығысқа файл-бағытталған

сұрауларды орындайтын және олардың сұрауларын кәдімгі сұрауларға аударатын NT-драйверлер;

- желілік редиректор мен желілік сервер - кіріс-

шығысқа арналған жойылған сұрауларды жіберетін және олардан сұрауларды алатын файлды жүйелер драйверлері;

- NT executive құрылғылар драйверлері - құрылғымен

басқаратын төмендеңгейлі драйверлер;

- диск кэштеуін жасайтын КЭШ менеджері.

Атқарушы бөлімі NT ядросымен берілген төменгі деңгей қызметтеріне негізделеді. Ядро функцияларына кіреді:

- процестерді жоспарлау;

- үзілістер мен шектен тыс жағдайларды өңдеу;

- микропроцессорлы жүйелер үшін процессорлар синхронизациясы;

- бұзылулардан кейін жүйелерді қалпына келтіру.

Ядро айрықша құқықты режимде істейді және ешқашан жадыдан жойылмайды. Ядроға үзілістер арқылы ғана жүгінуге болады. Ядро машина-тәуелді шараларының үлкен бөлігін бір жерде тиянақтайтын аппаратты абстракциялар (Hardware Abstraction Level HAL) деңгейінің үстінде орналасқан. HAL NT executive және аппараттық жасақтаманың арасында орналасып, үзілістер контроллерлері, кіріс-шығыс интерфейстері мен процессорлар арасындағы қатынас механизмі сияқты бөліктерді жүйеден жасырады. Мұндай шешім Windows NT бір тұғырнамадан басқаға HAL қабатын өзгертумен ғана оңай тасымалдауға мүмкіндік береді.

NT жасауда өндірісті және желілік мүмкіндіктерді жақсарту тапсырмаларын, сонымен қатар қолданбалы орталардың белгілі бір жиындарын қолдауды талап етті. Бұл мақсат ядро модулі мен басқа арасындағы функцияларды бөлуді ойластырумен орындалды. Мысалы, деректерді файлдың жүйеге және желі бойынша жіберу ядро кеңістігінде тезірек орындалады, сондықтан NT ядросының ішінде көлемі бойынша үлкен емес (от 16 до 32 Кб) клиент-сервер қосымшалары және жіктелген қосымшалар үшін кәдімгі болып табылатын оқу және жазу амалдары үшін буферлер таңдалған. Бұл ядро ішіндегі кіріс/шығыс функциялардың орналасуы NT микроядросының академиялық жиілігін бұзады, бірақ NT жасау мақсатына сәйкес келеді.

Windows NT сақтанған ішкі жүйелері қолданбалы режимде жұмыс істейді және Windows NT операциялық жүйені жүктеу мезетінде жасалады. Жасалған соң бірден оларға қолданбалы процестерден және басқа ішкі жүйелерден түсетін хабарларға жауап беріп өзінің шексіз орындау циклін бастайды. Сақталған ішкі жүйелер ішінен айналу ішкі жүйелері атты ішкі кластарды бөліп қарастыруға болады. Айналу ішкі жүйелері операциялық жүйе (API) қосымшасының интерфейсін жасайды. Интегралды ішкі жүйелер деп аталатын ішкі жүйелердің басқа типтері операциялық жүйеге қажетті тапсырмаларды орындайды. Мысалы, Windows NT қорғаныс жүйесінің үлкен бөлігі интервалды ішкі жүйе түрінде жасалған, желілік серверлер интегралды ішкі жүйелер сияқты орындалған.

Айналымның әлдеқайда маңызды ішкі жүйесі ретінде Windows API 32-bit қосымшасы үшін кірісті қамтамасыз ететін Win32 болып табылады. Қосымша бұл жүйе қолданушымен сызба интерфейсті қамтамасыз етеді және қолданушының кіріс/шығыс деректерімен басқарады. Сонымен қатар, POSIX, OS/2,16-разрядты Windows пен MS-DOS ішкі жүйелер болады.

Әр сақтанған ішкі жүйе ядро режимінде айрықша құқықтық әрекеттерді орындау үшін NT executive жүйелі сервисін шақырып, қолданушы режимінде жұмыс істейді. Желілік серверлер қолданушы режиміндегідей олардың жасалуына тәуелді ядро режимінде де орындалады.

Ішкі жүйелер бір-бірімен хабар жіберу арқылы байланысады. Мысалы, қолданушының қосымшасы қандай да бір АРІ-процедурасын шақырған кезде, бұл процедураны қамтамасыз ететін айналым ішкі жүйесі хабарды қабылдайды да,оны ядроға жүгіну арқылы немесе хабарды басқа ішкі жүйеге жіберу арқылы орындайды. Процедура аяқталғаннан кейін айналым ішкі жүйесі қосымшаға қайтару мәнінен тұратын хабар жібереді. Сақтанған ішкі жүйелердің хабарды жіберу мен басқа әрекеттері қолданушыға көрінбейді.

Windows NT барлық ішкі жүйелерін бір бүтінге біріктіретін негізгі қүралы жергілікті процедураларды шақыру (Local Procedure Call - LPC) механизмі болып табылады. LPC желінің бөлек машиналарында орналасқан клиент пен сервер байланысы үшін қолданылатын жойылған процедураларды шақыру (RPC) құралының үйлесімділенген жалпы нұсқасын көрсетеді.

LPC құралдары клиент пен сервер арасында деректерді жіберудің бірнеше әдістерін ұстанады: біреуі әдетте қысқа хабарларды жіберу үшін қолданады, екіншісі ұзын хабарлар үшін, үшіншісі әдейі Win32 ішкі жүйесін қолдану үшін үйлесімділік қызметін атқарады. Әр ішкі жүйе порт - байланыс арнасын орнатады, оның көмегімен онымен басқа процессорлар байланыса алады.

NT микроядросы ОЖ негізгі бөлігі қолданбалы орталар жиыны үшін ең бірінші ұстану құралы ретінде қызмет етеді. Машиналық-тәуелді бағдарламалар тұжырымдамасы микроядро ішінде NT-ні әр түрлі процестерге өткізуді оңайлатады. Windows NT операциялық жүйесінен ядро жеке қолдану үшін бөлек алынбайды. Бұл Windows NT-ның Масһ пен Chorus сияқты нағыз микроядролы ОЖ ретінде саналмауының себебі.