Полное руководство по Microsoft Windows XP

• утилиты. Операционная система нуждается в методах интерактивного взаимодействия с пользователем. Утилиты являются по существу, единственными программами операционной системы, применяемыми в пользовательском режиме. Некоторые утилиты, например программа PING (Packet Internet Groper – программа для проверки связи с удаленными компьютерами), исполняются при появлении соответствующего командного запроса. Специалисты Microsoft создали подобные программы для сетевых администраторов, причем они функционируют на самом низком уровне защиты. Другие утилиты, например консоль управления ММС (Microsoft Management Console), поддерживают дружественный графический пользовательский интерфейс. Администраторы сети и пользователи могут запускать подобные программы, однако администраторы имеют права доступа к большему числу функций.

Системные файлы

Теперь, когда вы получили первое представление об архитектуре Windows XP, можно перейти к рассмотрению ее компонентов и проследить механизмы их функционирования. Windows XP использует два режима исполнения программных приложений: режим ядра (Kernel Mode) и пользовательский режим (User Mode). Процессор обычно заставляет приложения применять два из четырех имеющихся уровней защиты. Защита файлов операционной системы гарантирует нормальную работу операционной системы даже в условиях разрушения программного приложения. Другими словами, обеспечение безопасности и защита файлов являются весьма важными составляющими, дающими высокие показатели стабильности и надежности компьютерной системы.

Пользовательский режим соответствует наиболее низкому уровню защиты, причем все пользовательские приложения и утилиты операционной системы задействуют именно такой режим. На практике система «не доверяет» пользовательским приложениям, поэтому для установления связи с ОС им приходится взаимодействовать с промежуточными объектами.

Режим ядра соответствует наивысшему уровню защиты, причем все драйверы и базовые файлы работают именно в этом режиме. Кроме того, большая часть (если не все) служб также использует данный режим. Операционная система «доверяет» тем файлам, которые открыты в режиме ядра, поэтому для них предусматривается дополнительный контроль с тем, чтобы не допустить разрушения структуры системы. В частности, Microsoft рекомендует применять в системе только предлагаемые корпорацией драйверы.

В приводящихся ниже разделах подробно описываются оба режима. Важно хорошо осознать их возможности, а также понять характер их влияния на операционную систему. Правильное понимание воздействия, которое файл может оказать на операционную систему, весьма важно для поиска неисправностей. Если драйвер выходит из строя, он в ряде случаев приводит к разрушению всей системы. С другой стороны, вероятность повреждения приложения самой операционной системы относительно невелика. Если в Windows XP вы столкнулись с подобным явлением, оно, скорее всего, является следствием некорректного функционирования системного программного приложения в режиме ядра. Когда Windows XP сообщает о закрытии программного приложения в связи с обнаружением ошибки, это может быть вызвано работой этого приложения в пользовательском режиме и его некорректным поведением.

Пользовательский режим

Пользовательский режим связан с исполнением приложений. При запуске 32-разрядного приложения операционная система выделяет для него независимый объем памяти. Современные приложения могут задействовать объемы памяти величиной до 4 Гб. Windows XP выделяет объем памяти подобному приложению на основе анализа кодов и данных, которые хранятся в соответствующем разделе области памяти, называемом рабочим разделом памяти (Process Working Set). Некоторые современные приложения, предназначенные для создания сложной графики или моделирования процессов, реально претендуют на использование объемов памяти величиной до 4 Гб.

Выделяемая область памяти (4 Гб) обычно носит виртуальный характер, то есть не существует как реальная физическая среда. Многие пользователи в принципе не располагают объемами оперативной памяти на уровне 4 Гб. В некоторых случаях они просто не могут выделить объем в 4 Гб (даже при его наличии в системе), поскольку это требует объединения всей области оперативной памяти и отвлечения заметной области памяти жесткого диска. Предел в 4 Гб для программ является скорее теоретическим показателем, однако он служит своего рода точкой отсчета для создания более мощных по своим параметрам оперативной памяти и жестких дисков, которые, видимо, появятся уже в ближайшем будущем.

Ниже речь пойдет о методах выделения операционной системой Windows XP необходимых объемов памяти прикладным программам. Эти методы обычно ориентированы на применение программы Диспетчер виртуальной памяти (Virtual Memory Manager), когда каждое 32-разрядное приложение Windows использует свой небольшой объем памяти, причем ОС позволяет одним приложениям временно «заимствовать» память у других. Такой подход заметно отличается от тех, которые предлагались в предшествующих версиях Windows, когда все программы могли задействовать любые свободные разделы памяти. Специалисты Microsoft намеренно отказались от прежнего подхода, поскольку в ряде случаев он приводил к поистине катастрофическим последствиям. По этой причине они построили Windows XP более надежно, полностью исключив возникновение подобных катаклизмов.

Средства поддержки 16-разрядных приложений в Windows XP отличаются от средств поддержки 32-разрядных приложений. Так, операционная система предусматривает выделение единой области памяти для 16-разрядных приложений, поскольку именно в этом заключается принцип их создания. На практике Windows XP не активизирует эти приложения непосредственным образом. Для запуска 16-разрядных приложений используется специальная программа-утилита (см. файл WOWEXEC.EXE в каталоге \SYSTEM32). В разделе «Системные файлы Windows XP, используемые в режиме ядра» данной главы будет показано, каким образом средства поддержки 16-разрядных приложений связаны с ядром Windows XP. Другими словами, пользовательский режим с применением 16-разрядных приложений во многом аналогичен такому же режиму с применением 32-разрядных приложений – за тем лишь отличием, что он опирается на компоненты 16-разрядного типа и реализуется с помощью единого раздела памяти.

Windows XP также поддерживает программные приложения MS DOS. В данном случае, однако, речь не идет о моделировании старой версии Windows со встроенными средствами поддержки. MS DOS является совершенно иной по структуре операционной системой и в этом смысле заметно отличается от Windows XP.