Однопользовательская многозадачность

Операционная система W2K является типичным представителем операци­онных систем для микрокомпьютеров (в качестве других примеров можно при­вести OS/2 и MacOS). Она была вызвана к жизни необходимостью использовать возможности современных 32-битовых микропроцессоров, которые по скорости, совершенству используемого аппаратного обеспечения и емкости памяти сравни­мы с теми мейнфреймами, которые выпускались еще несколько лет назад.

Одна из наиболее примечательных особенностей этих операционных систем состоит в том, что хотя они и предназначены для интерактивной работы одного пользователя, эти системы являются многозадачными. Необходимость введения многозадачности на персональных компьютерах, рабочих станциях и серверах была продиктована двумя основными качественными изменениями программно­го обеспечения. Во-первых, увеличение скорости и объема памяти, с которой способны работать микропроцессоры (включая возможность использования вир­туальной памяти), привело к тому, что приложения стали более сложными и взаимосвязанными. Представим, например, что пользователю для создания до­кумента понадобились текстовый редактор, программа для создания графиче­ских изображений и приложение для подготовки электронных таблиц. Если пользователь захочет создать рисунок и вставить его в текст, то ему понадобится выполнить такие шаги.

1. Открыть программу для создания изображений.

2. Создать нужный рисунок и сохранить его в виде файла или временно поместить в буфер обмена.

3. Закрыть графическую программу.

4. Открыть текстовый редактор.

5. Вставить рисунок в нужное место.

Если же рисунок нужно изменить, пользователь должен будет закрыть тек­стовый редактор, открыть графический редактор, внести изменения в изображе­ние, сохранить его, а затем вставить обновленное изображение назад в документ. По мере возрастания мощности и разнообразия предоставляемых пользователю сервисов и возможностей программного обеспечения однозадачная среда все больше ограничивает удобство их использования и становится все меньше дру­жественной по отношению к пользователю. В многозадачной среде пользователь может открыть любое приложение и оставить его открытым на время работы с другим приложением. Существенно упрощается и обмен информацией между разными приложениями.

Второй причиной появления многозадачности является увеличение объема вычислений в соответствии с моделью клиент/сервер. При этом персональный компьютер или рабочая станция (клиент) и главная вычислительная система (сервер) используются для совместного выполнения данного приложения. Обе машины связаны между собой, и за каждой из них закреплена та часть задания, которая отвечает возможностям данной машины. Модель клиент/сервер может быть реализована в локальной сети персональных компьютеров и серверов или с помощью установления непосредственной связи между системой пользователя и главной вычислительной системой. Для обработки приложения могут привле­каться один или несколько персональных компьютеров и один или несколько серверов. Используемая при этом операционная система должна поддерживать сложное сетевое аппаратное обеспечение реального времени, а также связанные с ним протоколы обмена информацией и компоненты передачи данных. К тому же операционная система должна постоянно поддерживать взаимодействие с поль­зователем. Приведенные выше замечания касаются версии W2K Professional. Версия Server также является многозадачной, но она может поддерживать рабо­ту нескольких пользователей, используя для связи с сервером несколько терми­налов, а также предоставляя разделяемые сервисы. Используемая в качестве In­ternet-сервера W2K может одновременно поддерживать тысячи Web-соединений.

Архитектура

На рис. 2.13, взятом из [SOLO98b], представлена общая структура операци­онной системы W2K. Модульная структура этой системы делает ее довольно гибкой. Она в состоянии работать на самых разных аппаратных платформах и поддерживать приложения, написанные для разных операционных систем. К моменту написания этой книги операционная система W2K была реализована только на аппаратной платформе Pentium/x86.

Как и прочие операционные системы, W2K различает прикладные про­граммы и программы операционной системы. К последним относятся испол­няющая система, микроядро, драйверы устройств и уровень аппаратных абст­ракций (hardware abstraction layer — HAL), которые выполняются в режиме яд­ра. Программы, выполняющиеся в этом режиме, имеют доступ к системным данным и к аппаратному обеспечению. Остальные программы, работающие в пользовательском режиме, имеют ограниченный доступ к системным данным.