LỊCH SỬ

Vào khoảng cuối những năm1980, IBM và Microsoft cố gắng thay thế MS-DOS với một hệ điều hành mới là OS/2. Tuy nhiên diễn tiến không được tốt đẹp như mong muốn : OS/2 ra đời chậm trễ, không có tính tương thích cao và không phổ biến. IBM và Microsoft đổ lỗi lẫn nhau để cuối cùng sự hợp tác đi đến đỗ vỡ .

1988, Microsoft mời Dave Cutler (người phát triển VMS và VAX ở Digital ) làm thủ lĩnh để phát triển phần của họ trong dự án OS/2 thành một hệ điều hành hoàn toàn mới là Windows New Technology haty vắn tắt là WinNT.

Thoạt trông thì giao diện thân thiện của WinNT giống như họ Windows 9x, nhưng thực sự thì phần lõi bên trong của hệ điều hành được xây dựng hoàn toàn khác biệt. WinNT kết hợp chặt chẽ các tính năng bảo vệ phần cứng và bảo đảm an toàn người dùng, là một hệ điều hành có độ tin cậy cao.

MỤC TIÊU THIẾT KẾ

Microsoft công bố các mục tiêu thiết kế được đề ra cho WinNT bao gồm :

1. Có khả năng mở rộng (extensibility) : có thể nâng cấp dễ dàng nhờ vào kiến trúc phân lớp, thiết kế đơn thể

2. Dễ mang chuyển (portability) : có thể thi hành trên nhiều cấu hình phần cứng (bao gồm nhiều họ CPU khác nhau)

3. Có độ tin cậy cao (reliability) : có khả năng phục hồi lỗi, bảo đảm an toàn và bảo mật

4. Có tính tương thích mạnh (compatability) : có thể thi hành các ứng dụng MS-DOS, 16-bit Win, Win32, OS/2 & POSIX

5. Hiệu quả thực hiện tốt (performance) : bảo đảm thực hiện hiệu quả với các cơ chế quản lý nội bộ, IPC, hỗ trợ mạng và hỗ trợ đa xử lý.

CÁC THÀNH PHẦN HỆ THỐNG

1. HAL ( hardware abstraction layer) : Tầng cung cấp sự trừu tượng hoá phần cứng, che dấu các khác biệt của phần cứng nhắm đến khả năng dễ mang chuyển của WinNT

2. Hạt nhân (kernel) : là thành phần cốt lõi của WinNT. Chịu trách nhiệm điều phối tiến trình, cung cấp các cơ chế đồng bộ hoá, xử lý ngắt va xử lý ngoại lệ. Đây cũng là phần giao tiếp với HAL, chuyển các ngát phát sinh thành những tập chuẩn được qui định trước. Hạt nhân được thiết kế hướng đối tượng., sử dụng 2 tập đối tượng :

Các đối tượng điều phối và đồng bộ : events, mutants, mutexes, semaphores, threads và timers

Các đối tượng kiểm soát : procedure calls, interrupts, power status, processes, profiles

Tầng điều hành (Executive): cung cấp các dịch vụ cơ bản mà tất cả các hệ thống con khác nhau đều có thể sử dụng . Bao gồm :

Quản Lý Đối Tượng : cung cấp các phương thức chuẩn để thao tác đối tượng như create, open, close, delete, query name, parse, security

Quản Lý Tiến Trình: cung cấp các phương thức tạo và hủy tiến trình, tiểu trình

Quản Lý Bộ Nhớ Ảo Và Quản Lý Nhập Xuất : tích hợp chặt chẽ các chiến lược phân trang với điều phối đĩa

Hỗ Trợ Gọi Hàm Cục Bộ : tối ưu hoá cơ chế trao đổi thông điệp trên cơ sở chia sẻ bộ nhớ chung

Hỗ Trợ An Toàn Và Bảo Mật : cung cấp các dịch vụ kiểm tra , bảo vệ đối tượng trong thời gian thực thi. 

3. Các hệ thống con (subsystems) : gồm những tiến trình hệ thống nhưng hoạt động trong chế độ user, chịu trách nhiệm tạo mội trường thuận lợi cho các ứng dụng thi hành. Đây là các lớp dịch vụ được xây dựng dựa trên nền tảng các dịch vụ gốc nhưng hướng về các ứng dụng vốn được phát triển trên cho các hệ điều hành khác. Mỗi hệ thống con cung cấp một API cho một hệ điều hành nào đó. Win32 là môi trường hoạt động chính, khi phát hiện một ứng dụng khác Win32, tiến trình tương ứng sẽ được chuyển sang hệ thống con thích hợp.

4. Các hệ thống bảo mật và an toàn

KIẾN TRÚC HỆ ĐIỀU HÀNH  WindowsNT

CÁC MODULE QUẢN LÝ CỦA WindowsNT

Quản lý bộ nhớ ảo

Giả sử phần cứng hỗ trợ :

-Cơ chế chuyển đổi địa chỉ virtual sang physical

-Cơ chế phân trang

Sử dụng kỹ thuật phân trang với trang kích thước 4K

Sử dụng 32 bits địa chỉ => không gian địa chỉ ảo 4G

Cấu trúc dữ liệu hỗ trợ chuyển đổi địa chỉ:

-Một thư mục trang (page directory) gồm 1024 phần tử (PDE’s) 4 bytes

-Mỗi PDE trỏ đến một bảng trang gồøm 1024 phần tử 4 bytes (PTE’s)

-Mỗi PTE trỏ đến một frame trong BNVL

Khi tiến trình khởi động, nó được cấp một workingset mặc định tối thiểu từ 30-50 trang (120-200K) . Sau đó chiến lược demand-paging được vận dụng để cấp phát các trang cho đến khi đạt workingset cực đại 1.4Mb. Khi cần thêm bộ nhớ, các trang yêu cầu thêm sẽ chỉ được nạp nếu bộ nhớ tự do còn lớn. Nếu không, trên máy cấu hình 1 CPU, 1 chiến lược thay thế trang xấp xỉ LRU được vận dụng để giải phóng bớt các trang của những tiến trình đã sử dụng quá workingset tối thiểu.