Windows

Os sistemas operacionais da Microsoft para PCs desktops e portáteis podem ser divididos em três famílias: MS-DOS, Consumer Windows (Windows 95,98, Me) e Windows NT.A seguir um breve histórico de cada família...

Breve Histórico

MS-DOS

MS -DOS (MS – Abreviação de Microsoft Disk Operating System) é um sistema operacional bastante antigo, lançado na década de 1980. Apesar da "idade", muitas de suas funcionalidades têm aplicação até nos dias de hoje. Sua utilização se baseia, essencialmente, em linhas de comandos, isto é, na digitação de instruções por parte do usuário.

Windows 95, 98/ME

• Inspirada na interface com o usuário do Apple Lisa, a MS decidiu dar ao MS-DOS uma interface gráfica com o usuário chamada Windows. O Windows 1.0 lançado em 1985, foi um fracasso. O Windows 2.0 projetado para PC/AT e lançado em 1987, não era muito melhor. Por fim, o Windows 3.0 lançado em 1990 e seus sucessores (3.1 e 3.11) conseguiram seu intento e obtiveram um enorme sucesso comercial.

MS Windows 1.0 e 2.0

Inspirada no Apple Lisa(precursor do Macintosh) a MS decidiu desenvolver a Interface Manager para o MS-DOS, posteriormente denominada Windows;O Windows 1.0 foi lançado em 1985 e foi um fracasso de vendas. Seu pacote incluía: MS-DOS Executive, Calendar, Cardfile, Notepad, Terminal, Calculator, Clock, Control Panel, Print Spooler, Clipboard, Windows Write e Windows Paint;

Windows 1.0

Windows 2.0

MS Windows 1.0 e 2.0

O Windows 2.0, projetado para o PC/AT, foi lançado em 1987. Ele passou a incorporar ícones e as janelas agora podiam ser sobrepostas. No entanto, também não alcançou sucesso nas vendas;No final do ano, surgiu a versão Windows/286 que permitia que fossem executadas várias aplicações DOS simultaneamente. As vendas tiveram considerável crescimento.

Windows 286

MS Windows 3.0

• Maio de 1990: versão 3.0;• O Windows passou a poder endereçar

memória acima do limite de 640K; • Desenvolvedores de software independentes

passaram a desenvolver aplicações para o Windows com vigor.

• Mais de 10 milhões de cópias foram vendidas;

Windows 3.1• Versão 3.1: abril de 1992. Em dois meses, vendeu mais de 3 milhões

de cópias;• Outubro de 1992: Windows para Workgroups 3.1, o primeiro

pacote integrado de Windows com utilitários de rede. Compartilhamento de arquivos e impressoras foram incorporados, utilizando-se conexões ponto a ponto.

• O pacote também incluía um serviço de email, Microsoft Mail, e um apontador de tarefas de grupo, Schedule+;

• Até então, todas as versões do Windows não eram realmente SOs mas interfaces gráficas para o MS-DOS;

• Todos os programas executavam no mesmo espaço de endereçamento e uma falha em qualquer um deles podia levar todo o sistema a cair.

Windows 3.1

Nenhuma dessas versões do Windows eram realmente sistemas operacionais, mas interfaces gráficas com o usuário executando sobre o MS-DOS, que ainda estava no controle da máquina e do Sistema de Arquivos. Todos os programas executavam no mesmo espaço de endereçamento e uma falha em qualquer um deles poderia levar todo o sistema a cair.

MS Windows 95Lançado em agosto de 1995, ainda não havia eliminado completamente o MS-DOS, embora tivesse transferido quase todas as características da parte do MS-DOS para parte Windows. Juntos, o Windows 95 e o MS-DOS 7.0 continham a maioria das características de um sistema operacional maduro, incluindo:

– Memória Virtual;– Gerenciamento de Processos;– Multiprogramação.

Contudo, o Windows 95 não era totalmente um programa de 32 bits.Ele continha grandes partes do código em linguagem de montagem de 16 bits e ainda usava o sistema de arquivos MS-DOS, com quase todas as suas limitações. A única grande mudança do sistema de arquivos era a inclusão de nomes longos de arquivos, no lugar dos nomes de arquivos permitidos no MS-DOS com 8 + 3 caracteres.

MS Windows 95

MS Windows 98

• Lançado em junho de 1998;• Com o MS-DOS ainda presente mas na versão 7.1 e, executando códigos

de 16 bits;• Embora tenha migrado mais características do DOS para o Windows e

tenha definido um novo padrão de layout, o Windows 98 não era muito diferente do 95.

• Um navegador foi integrado à interface e o usuário podia navegar Por seu computador pessoal de forma semelhante ao uso da Internet;

• A principal diferença estava na atenção que despertou no Departamento de Justiça dos Estados Unidos que, processou a Microsoft com a acusação de monopólio ilegal – acusação que a MS refugou;

• Nova versão do sistema de arquivos, FAT32, juntamente com uma ferramenta de conversão da FAT16 foi incorporada;

• Cada processo no Windows 98 possuía um espaço virtual de endereçamento de 4 GB. Desse espaço, 2GB privativos ao processo e, 1GB era compartilhado com outros processos do sistema e o último também compartilhado dava acesso aos vetores de interrupção do MS-DOS;

• Como consequência das áreas compartilhadas, um processo poderia destruir as principais estruturas de dados de outro processo não relacionado;

• O último GB compartilhado permitia que um programa sobrescrevesse estruturas de dados do núcleo, derrubando todo o sistema.

MS Windows 98

• Suporte a múltiplos displays, permitindo a conexão de até 8 monitores;

• Novos hardwares passaram a ser suportados, como DVD, USB e AGP;

MS Windows 98

MS Windows 98

Windows Millenium Edition• Lançado em setembro de 2000;• Era uma pequena revisão do Windows 98 e, embora tenha reparado

algumas falhas e acrescentado novas características, essencialmente era um Windows 98.

• Entre essas novas características estavam:• Possui melhorias nas ferramentas de multimídia (Maneira mais adequada

de catalogar e compartilhar imagens, músicas e filmes e jogos multiusuário);

• Suporte para comunicação instantânea e para conexões de banda larga (cabo e ADSL);

• Permite restaurar o computador com configurações anteriores a um erro de configuração (Se o usuário alterasse a configuração de tela e o sistema parasse de funcionar, seria possível reverter o estado da última configuração que estava funcionando).

MS Windows Me

Windows NT• A MS percebeu que precisava de um SO totalmente em 32 bits.

Contratou David Cutler, um dos projetistas do SO VMS da DEC e deu a ele a liderança de uma equipe para produzir, a partir do zero, um SO compatível com o Windows;

• Este novo sistema foi denominado NT -New Technology;• Ele era destinado a servidores de rede, máquinas de

desenvolvedores de software e estações de trabalho mas a intenção era que fosse utilizado também por usuários domésticos.

• A primeira versão, NT 3.1, foi lançada em 1993;• O número de versão bem como a interface gráfica semelhante ao

Windows 3.1 eram estratégias para que os usuários substituíssem seu SO pelo NT, tecnicamente muito superior;

• Entretanto, quase todos os usuários preferiram o velho sistema de 16 bits que exigia menos recursos de hardware, o que forçou a MS a produzir novas versões do Windows;

• Além disso, o NT exigia muito mais memória que o Windows 3.1 e não havia programas 32 bits que ele pudesse executar;

• Foi esse fracasso que motivou a MS construir um novo SO 32 bits chamado Windows 95 e logo depois o Windows 98 e finalmente o Windows Me;

• O NT, no entanto, conquistou uma fatia do segmento de servidores.• O NT foi projetado para ser portátil e foi escrito quase que totalmente em C;• Sua versão inicial possuía 3.1 milhões de linhas de código;• Verdadeiro SO de 32 bits com processos individualmente protegidos;• Cada processo possui um espaço de endereçamento de 32 bits com paginação sob

demanda;• A primeira grande evolução do NT veio com a versão 4.0 em 1996. Esse sistema tinha

o poder, a segurança e a interface semelhante ao Windows 95 o que facilitou a migração de usuários

Windows NT

Windows NT 4.0

Item Windows 95/98 Windows NT

Sistema totalmente em 32 bits Não Sim

Segurança Não Sim

Mapeamento de arquivos são protegidos Não Sim

Um espaço de endereçamento privado, para cada programa MS-DOS?

Não Sim

Unicode? Não Sim

Executa sobre? Intel 80x86 80x86, Alpha,MIPS

Suporta multiprocessador? Não Sim

Código interno ao SO é retratante? Não Sim

Plug and Play Sim Não

Gerenciamento de alimentação de energia? Sim Não

Sistema de Arquivos FAT 32 Sim Opcional

Sistema de Arquivos NTFS? Não Sim

API Win32? Sim Não

Executa todos os programas MS-DOS antigos? Si m Não

Algum dado crítico do SO pode ser sobrescrito pelo usuário? Sim Não

Windows 2000• A versão do NT seguinte à NT 4.0 seria originalmente chamada de NT 5.0. Contudo

1999, a MS mudou o nome para Windows 2000;• Como o Windows 2000 é na verdade um Windows NT 5.0 ele herda muitas

propriedade do 4.0• Com processos individualmente protegidos;• Cada processo tem espaço de endereçamento virtual de 32 bits com paginação sob

demanda;• Os processos podem ter um ou mais threds, que são visíveis e escalonados pelo SO;• Foi incluído suporte a dispositivos plug and play, barramento USB, FireWire, IrDA

(enlace infravermelho entre computadores e impressoras)e gerenciamento de energia.

• NTFS estendido para suportar arquivos criptografados, cotas, redirecionamento de arquivos e indexação por conteúdo;

• Melhor suporte a internacionalização com cadeias de caracteres embutidas no código;

• Assim como as versões anteriores do NT, utiliza Unicode para dar suporte a idiomas que não utilizam o alfabeto latino como russo, grego e japonês;

• Não possui o MS-DOS;

Windows 2000

• Executa somente em duas plataformas: Pentium e Intel IA-64.• Possui vários níveis do produto: Professional, Server,

AdvancedServer e DatacenterServer;• As diferenças entre as versões são pequenas e todas executam o

mesmo executável;• Durante a instalação, o tipo do produto é armazenado no

registro e lido durante o boot;• Para cada tipo são incluídos alguns softwares adicionais; • O motivo das múltiplas versões é simplesmente mercadológico:

isso permite que a MS cobre mais das empresas que de usuários individuais praticamente pelo mesmo produto.

• Mais de 29 milhões de linhas em código C.

As diferentes versões do Windows 2000

Versão Máx. RAM CPUs Máx. clientes

Tam. Cluster

Otimizado para

Profissional 4GB 2 10 0 Tempo de resposta

Server 4GB 4 ilimitado 0 Vazão

Advanced Server 8GB 8 ilimitado 2 Vazão

Datacenter server 64GB 32 ilimitado 4 Vazão

Arquitetura do WindowsVisão Geral

Um SO é um software extremamente complexo. Assim, vários modelos de arquiteturas foram propostos para melhor organizar os detalhes de sua implementação. Esses modelos vão desde sistemas baseados em kernel monolítico até sistemas totalmente moduláveis, baseados em micronúcleo (microkernel).A arquitetura do Windows é fortemente inspirada no princípio de micronúcleo, assim, cada funcionalidade do sistema é oferecida e gerenciada por um único componente do SO. Os demais componentes do SO e todas as aplicações acessam os serviços providos por um determinado componente por meio de uma interface bem definida.

• Teoricamente, cada módulo (componente) pode ser removido, atualizado ou substituído sem necessitar de alterações nas demais partes do sistema.

• O Windows segue também uma organização em camadas. Nessa abordagem, o SO é dividido em módulos que são dispostos uns sobre os outros em camadas. Cada camada oferece um conjunto de serviços à camada superior e só pode utilizar serviços fornecidos pela camada imediatamente inferior.

• Outro conceito explorado pelo Windows é o modelo orientado a objetos onde os recursos do sistema, arquivos , memória e dispositivos físicos são implementados por objetos e manipulados por meio de métodos (serviços) associados a esses objetos.


• O Windows foi projetado de forma a permitir a execução de aplicações escritas sobre outros SO´s;

• Essa facilidade é suportada a partir de subsistemas que, implementados como um processo separado, fornecem um ambiente de execução compatível com um determinado SO;

• Esse ambiente e composto, além de uma interface gráfica e de um interpretador de comandos, por uma interface de programação (API) compatível com os serviços (chamadas de sistema) do SO que o subsistema implementa. Isso implica que uma aplicação no Windows possa “enxergar” as mesmas funções existentes no sistema nativo para qual foi escrito.


A estrutura do Windows pode ser divida em duas partes:• Modo Usuário: Onde estão localizados os subsistemas protegidos

(Assim denominados porque residem em processos separados, cuja memória é protegida do acesso de outros processos, além disso, interagem entre si por mecanismo de troca de mensagens)

• Modo Kernel: O executivo (Rodam os componentes do SO que necessitam de desempenho e por isso interagem com o hardware e um com o outro sem estarem sujeitos a trocas de contexto e de modo. Todos os componentes estão protegidos das aplicações porque essas não possuem acesso à parte protegida do SO. Ainda, cada componente está protegido um do outro devido à adoção da orientação a objetos).


O modo kernel é estruturado em três grandes módulos funcionais: hardware, drivers de dispositivos e o executivo.

• Hardware (hardware abstraction layer- HAL): É carregável do núcleo. Respeita uma interface padrão de serviços. Todas as funcionalidades que são dependentes de um determinado hardware, como interfaces de E/S, controladores de dispositivos e de interrupções, ou ainda, o próprio processador, são implementadas dentro desse módulo.


• Drivers de dispositivos: São carregáveis do núcleo. Oferecem uma interface entre o sistema de E/S e o HAL.

• Executivo: Constitui o núcleo do SO Windows. Escrito em C e independente da arquitetura da máquina. Juntamente com o núcleo, fica no arquivo ntoskrnl.exe. É ele que implementa os serviços básicos do Windows. Os principais componentes do executivo são:


Componentes

Gerência de objetos: é o componente responsável por criar, gerenciar e excluir objetos do executivo Windows. Entende-se por objetos a abstração de todos os tipos de dados utilizados para representar recursos do SO como processos, threads, alocação de memória, mecanismo básicos de sincronização, etc.

Gerência de processos e threads: responsável por criar, encerrar, suspender e dar prosseguimento à execução de threads e processos. Ainda, armazena e recupera informações sobre processos e threads do Windows.Gerência de memória virtual: módulo responsável pela implementação do suporte a memória virtual e do gerenciamento de outras atividades relacionadas à gerência de memória como proteção, cache, mapeamentos, etc.

Componentes

Monitor de segurança: faz cumprir as políticas de segurança no computador local. Verifica acesso aos recursos do SO, protegendo e auditando os objetos durante sua execução.Módulo de suporte a local procedure call (LPC): É responsável pela comunicação por troca de mensagens entre processos.

Componentes

Gerência de E/S: Compreende um grupo de componentes responsáveis pelo processamento de informações de entrada e por emitir saída para uma grande variedade de dispositivos. Fornece uma interface padrão para o executivo independentemente do tipo de dispositivo de E/S. As solicitações de E/S são traduzidas para dispositivos específicos de hardware pela utilização de drivers de dispositivos.

Componentes

Componentes da estruturaWindows

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Technology

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