Microsoft Windows XP

Rodzina	Windows NT
Pierwsze wydanie	25 października 2001
Producent	Microsoft
Licencja	Microsoft EULA
Jądro	jądro hybrydowe
Podstawowe środowisko pracy	środowisko graficzne Luna

Microsoft Windows XP, (nazwa robocza Whistler) to wersja systemu operacyjnego Windows firmy Microsoft, wydana oficjalnie 25 października 2001. Nazwa XP pochodzi od angielskiego słowa eXPerience, czyli doświadczenie, doznanie.

Cechy systemu

System operacyjny Microsoftu. Windows XP bazuje na 32-bitowej architekturze Windowsa NT z dodanym nowym GUI Luna zawierającym wiele nowości i usprawnien. Aby ułatwić życie użytkownikowi, poprawiono interfejs i zmodyfikowano strukturę wewnętrzną systemu. Liczba innowacji w budowie systemu jest jednak mała w porównaniu z tymi, które pojawiły się przy przejściu z Windows NT 4.0 na 2000. Świadczy o tym m.in. wewnętrzny numer wersji systemu, czyli NT 5.1, a nie np. 6.0 (edycja 2000 nosiła oznaczenie NT 5.0).

Przede wszystkim zmodyfikowano zarządzanie pamięcią i poprawiono proces uruchamiania systemu. Wprowadzono też zmiany w obsłudze Rejestru, a pewnym modyfikacjom poddano system plików. Aby uniknąć problemów związanych ze sterownikami urządzeń, zaimplementowano mechanizmy pozwalające na proste usunięcie nieprawidłowo działającego oprogramowania. O zmianach świadczy także zmodyfikowane API (Application Programming Interface), pozwalające programistom na wykorzystanie możliwości nowych Okien. Zawiera ponadto zintegrowana zaporę sieciowa.

Ram:

Windows XP oferuje zmodyfikowane mechanizmy przydzielania pamięci (zwłaszcza obsługę pamięci wirtualnej). XP (w wersji 32-bitowej) może wykorzystywać 1,3 GB przestrzeni adresowej - z czego 960 MB ciągłej. Natomiast wersja 64-bitowa obsługuje aż 128 GB. Jednocześnie zwiększono wielkość pamięci, która jest dostępna dla sterowników. Obecnie mogą one zajmować nawet do 960 MB.

Jednym z bardzo ważnych elementów systemu jest Rejestr. Na pierwszy rzut oka nie uległ on zmianom, jednakże wprowadzono do jego obsługi dość poważne modyfikacje. Poprzednio, czyli w Windows 2000, sumaryczna wielkość wszystkich komponentów (hives) Rejestru nie mogła przekroczyć wielkości 376 MB. Obecnie nie ma takiego limitu. Istnieje jednak ograniczenie dla komponentu System (pliku przechowującego klucz HKEY_LOCAL_MACHINE \ System), który nie może być większy niż 200 MB.

Szybkość:

W Windows XP poprawiono zarówno szybkość ładowania systemu, jak i czas startu aplikacji. XP stara się z wyprzedzeniem odczytać wymagane dane. Dzięki temu sterowniki są inicjalizowane równolegle i jednocześnie odczytywane są dane z dysku. Również operacje hibernacji i odtworzenia systemu przebiegają obecnie wyraźnie szybciej. Podczas hibernacji system "zatrzymuje" sterowniki, a następnie zapisuje zawartość pamięci do pliku HIBERFIL.SYS i wyłącza komputer. Natomiast w trakcie odtworzenia XP wczytuje zawartość tego pliku do pamięci i uruchamia drivery. Aby przyspieszyć obie te operacje, zastosowano kilka rozwiązań. Po pierwsze: zawartość pamięci przed zapisem na dysk jest obecnie kompresowana. Po drugie: do znajdujących się na dyskach IDE plików HIBERFIL.SYS dane są zapisywane z wykorzystaniem DMA. Dzięki temu operacje dyskowe I/O przebiegają asynchronicznie, a zatem moduł Power Manager, zarządzający hibernacją, może niemal równolegle przeprowadzać kompresję i zapis.

W celu przyspieszenia procesu uruchamiania aplikacji zastosowano tzw. mechanizm pobierania wstępnego (ang. prefetch). Pobranie wstępne polega na tym, że zarówno dane, jak i kod pobierane są do pamięci, zanim jeszcze są potrzebne. Aby wiedzieć, co powinno być wczytane, moduł Cache Manager monitoruje proces startu systemu (pierwsze dwie minuty) oraz pierwszy start aplikacji. Zebrane dane, mówiące o tym, które pliki są czytane, zapamiętywane są w folderze \Windows\Prefetch i później wykorzystywane podczas następnych uruchomień.

System plikowo ogólnie:

Modyfikacje objęły również system plików, a dokładniej - udoskonalono możliwości NTFS-u. Zmieniono API przeznaczone do defragmentacji systemu plików NTFS, np. pełna defragmentacja plików zaszyfrowanych odbywa się bez wykorzystania pamięci podręcznej systemu. Dodatkowo Windows XP jest w stanie defragmentować MFT (Master File Table). Z NTFS-em zintegrowano system szyfrowania plików EFS (Encrypting File System), który nie jest już oddzielnym sterownikiem. Co więcej - do zaszyfrowanych plików umożliwiono dostęp wielu użytkownikom, dzięki czemu pliki takie mogą być współdzielone.

System szyfrowania plików został rozbudowany. Dodano możliwość szyfrowania tzw. plików i folderów offline'owych wykorzystywanych w razie utraty połączenia z Siecią. Pojawiło się kilka nowych narzędzi związanych z EFS i dostępnych z linii komend. Co najważniejsze, obecnie można szyfrować (i oczywiście deszyfrować) pliki znajdujące się w udziałach sieciowych (network share) i folderach Web-DAV (Web Distributed Authoring and Versioning).

DLL:

Obecnie w Windowsie równocześnie mogą działać dwie aplikacje korzystające z różnych wersji bibliotek DLL. Windows XP wykorzystuje w tym celu folder o nazwie WinSxS (Windows Side-by-Side). Przechowuje w nim różne wersje komponentów mogących powodować problemy z DLL. To, z której wersji biblioteki korzysta aplikacja, może określić tzw. manifest zainstalowany w systemie. Manifest jest plikiem zapisanym w formacie XML. Zdefiniowano w nim wersje bibliotek oraz relacje pomiędzy komponentami (klasy COM, interfejsy).

Czego brak:

W Windows XP nie znajdziemy kilku komponentów obecnych w poprzednich wersjach. Chodzi o podsystem OS/2, mający za zadanie obsługę aplikacji trybu znakowego i działający pod OS/2 1.x, oraz podsystem POSIX.

System wyposażono w najnowszą wersję przeglądarki Internet Explorer i odtwarzacz multimedialny Windows Media Player. Dodano także funkcję pulpitu zdalnego, dzięki któremu możliwa jest wygodna, zdalna pomoc innemu użytkownikowi.

Po raz pierwszy w historii systemów Microsoft Windows została wprowadzona do systemu aktywacja mająca zapobiegać piractwu. Jeżeli użytkownik nie aktywuje produktu w 30-dniowym okresie, przy każdym następnym zalogowaniu jedyną dopuszczalną operacją, na jaką system pozwoli będzie aktywacja produktu. Po dokonaniu aktywacji przywrócona zostanie pełna funkcjonalność systemu Windows XP.

Nowe funkcje systemu

• Nagrywanie dysków CD - System potrafi w prosty sposób nagrywać płyty CD za pomocą wbudowanego programu nagrywającego.

• Nowe menu Start - Menu zawiera w pierwszej kolejności najczęściej używane programy, co większości użytkowników ułatwia i przyspiesza pracę.

• Łatwy dla użytkownika interfejs - Dzięki opcji grupowania programów na pasku zadań nie powstaje bałagan związany z otwarciem dużej ilości programów. System został także zaopatrzony w funkcję automatycznego oczyszczania pulpitu, która przenosi do osobnego folderu skróty z pulpitu, które nie były używane przez ostatnie 60 dni.

• Technologia ClearType® - To technologia pozwalająca na podwyższenie jakości i wygładzenie tekstu na ekranach LCD

• Inteligentne oszczędzanie energii - Ta funkcja przydaje się użytkownikom laptopów. Dzięki monitorowaniu przez system stanu baterii, system może zachować wyniki pracy zanim stan baterii się wyczerpie i zamknąć system bez szkody dla użytkownika i komputera. Po załadowaniu baterii system rozpoczyna pracę od tego momentu, gdy został on zahibernowany.

• Przełączanie użytkownika - Przydatne, gdy z komputera korzysta klika osób. Gdy jeden użytkownik pracuje, a drugi chce zdobyć dostęp do spersonalizowanych danych na swoim profilu, można przełączyć użytkownika pozostawiając jego profil w takim stanie, w jakim został on zachowany, po czym do niego powrócić po skończeniu pracy przez drugiego użytkownika.

Edycje systemu

Istnieją dwie główne wersje:

• Home Edition - wersja dla użytkowników domowych

• Professional - wersja dla firm i komputerów przenośnych, zawierająca m.in. obsługę wielu procesorów oraz mechanizm uwierzytelnienia sieciowego.

W listopadzie 2002 Microsoft opublikował dwie nowe wersje XP, przeznaczone dla konkretnych zastosowań:

• Windows XP Media Center Edition - wersja dla komputerów HP Media Center Computer i Alienware Navigator. Wersja ta jest dostarczana tylko i wyłącznie z tymi komputerami i nie można jej kupić w sklepie.

• Windows XP Tablet PC Edition - wersja dla urządzeń typu Tablet PC.

Pod koniec roku 2004 Microsoft wydał kolejną wersję tego systemu:

• Windows XP Media Center Edition 2005 - podobna do swojego poprzednika, jednak posiadająca nowe opcje, design oraz kompozycję - Energy Blue, wykorzystującą nowy schemat kolorów Royale.

• W niektórych krajach, takich jak Rosja czy Indie, Microsoft wprowadził nową edycję systemu Windows - Starter Edition

• Zgodnie z decyzją Komisji Europejskiej udostępniona została edycja pozbawiona 186 plików, w tym programu Windows Media Player (a co za tym idzie - możliwości odtwarzania multimediów bez instalacji dodatkowego oprogramowania). Komisja nie zgodziła się na proponowaną przez Microsoft nazwę Windows XP Reduced Media Edition i wybrała Windows XP N spośród pozostałych nazw zaproponowanych przez koncern. Microsoft twierdzi, że nazwa taka może zdezorientować klientów, ale ostatecznie zatwierdził ją. System ten jest dostępny tylko w Europie.

Windows XP jest dostępny w wersjach na platformy sprzętowe x86, ia64 i AMD64.

Wymagania sprzętowe wg producenta

Minimalne	Zalecane	Do Wygodnej Pracy
Procesor Pentium II/AMD 233 MHz lub szybszy	Procesor Pentium II/AMD 300 MHz lub szybszy	Procesor Pentium III/AMD 800 MHz lub szybszy
128 MB Pamięci RAM	256 MB Pamięci RAM	512 MB Pamięci RAM
1,5 GB wolnego miejsca na dysku	2 GB wolnego miejsca na dysku	2,5 GB wolnego miejsca na dysku
Super VGA (800x600)	Adapter wideo i monitor o wyższej rozdzielczości.	Karta Grafiki z rozdzielczością 1024*768 i 16/32 Bitowym kolorem
Napęd CD-ROM (tylko dla wersji pudełkowej)	Napęd CD-ROM i/lub DVD-ROM	Napęd CD-ROM i/lub DVD-ROM
Klawiatura	Klawiatura oraz urządzenie wskazujące (np. mysz)	Klawiatura oraz urządzenie wskazujące (np. mysz)

Dodatki Service Pack

Service Pack 1

Service Pack 1 (SP1) dla Windows XP został wydany 9 września 2002 roku. Najbardziej oczekiwanymi zmianami była obsługa USB 2.0 oraz dodanie możliwości ustawiania dostępu dla programów (Określ dostęp do programów i ich ustawienia domyślne w aplecie Panelu sterowania Dodaj lub usuń programy), która pozwala na wyłączenie lub włączenie dostępu dla domyślnych aplikacji z różnych dziedzin, na przykład przeglądania stron internetowych, rozmowy poprzez komunikatory, itp.

Obsługa dysków twardych została poprawiona poprzez dodanie obsługi standardu LBA-48, co pozwoliło na zwiększenie obsługiwanej pojemności dysków twardych ponad 128 GiB.

Następnie Microsoft wydał Service Pack 1a, aby usunąć wirtualną maszynę Java, z powodu przegranej sprawy sądowej z firmą Sun Microsystems. Oprócz jej usunięcia nie wprowadzono żadnych zmian w porównaniu z pierwszą wersją pakietu.

Service Pack 1 pozwalał także na instalację dysków Serial-ATA już podczas instalacji systemu z krążka oraz zablokował dwa najczęściej używane numery seryjne używane w Windows XP Professional do ominięcia aktywacji systemu.

Service Pack 2

Service Pack 2 (SP2) został wydany 6 sierpnia 2004 roku i wniósł do Windowsa XP bardzo wiele zmian. Są to m.in.:

• Centrum zabezpieczeń systemu Windows - nowe okno w systemie zbierające informacje na temat bezpieczeństwa komputera, czyli sprawność zapory internetowej, stan Aktualizacji Automatycznych oraz Programu antywirusowego.

• Funkcja blokowania wyskakujących okienek - funkcja pozwalająca na blokowanie wyskakujących w nowym okienku (pop-up) reklam w programie Internet Explorer.

• Nowa zapora systemu Windows - inteligentnie blokuje potencjalnie niebezpieczne formanty ActiveX, niebezpieczne programy komunikujące się z internetem oraz inne niebezpieczne dla komputera elementy.

• Technologia NoExecute - programowa implementacja sprzętowej technologii Data Execution Prevention zapobiegająca uruchamianiu kodów programów umieszczonych w obszarze pamięci tylko dla danych. Ma pomagać w likwidowaniu zagrożeń wirusowych.

Microsoft Windows XP Professional x64 Edition

Microsoft Windows XP Professional x64 Edition na rynku pojawił się 25 kwietnia 2005, jako system operacyjny firmy Microsoft stanowiący wariację na temat typowych systemów Microsoft Windows XP dla komputerów domowych opartych na procesorach x86.

System operacyjny Microsoft Windows Professional x64 Edition bazuje na kodzie Microsoft Windows Server 2003 Service Pack 1 (build 5.2.3790.1930) - najnowszej dostępnej w trakcie prac edycji systemu Windows. Jednak w nazwie systemu pojawia się odniesienie do rodziny systemów Windows XP. System został napisany, by obsługiwać rozszerzoną 64-bitową przestrzeń adresową procesora, dostępną w architekturze AMD64. Intel swoją wersję rozwiązań 64-bitowych ochrzcił mianem EMT64.

Najważniejszą zaleta zmiany systemu operacyjnego na 64-bitowy jest znaczny wzrost ilości możliwej do alokacji pamięci systemowej komputera (RAM). 32-bitowe wersje systemu Windows XP ograniczały tę wielkość do 4 GB, dzieloną po równo pomiędzy jądro (kernel) i aplikacje. Wersja 64-bitowa jest w stanie obsłużyć o wiele więcej pamięci; mimo, że teoretycznie komputer 64-bitowy może zaadresować około 18 eksabajtów (18 miliardów gigabajtów) pamięci, Windows XP Professional x64 Edition obsługuje w chwili obecnej pamięć o wielkości do 128 gigabajtów (237 bajtów) pamięci fizycznej i 16 terabajtów (244 bajtów) pamięci wirtualnej. Microsoft twierdzi, że limit ten będzie podnoszony w miarę zwiększania się możliwości komputerów..

Kompatybilność z aplikacjami 32-bitowymi

Windows XP x64 Edition korzysta z technologii WOW64, zezwalającej na uruchamianie aplikacji 32-bitowych. Po raz pierwszy technologia ta została zastosowana w systemie Microsoft Windows XP 64-bit Edition, później została jednak zaadoptowana również w wersjach "x64" systemów Windows XP i Windows Server 2003.

Z uwagi na fakt, że architektura x86-64 obsługuje na poziomie sprzętowym 32-bitowe rozkazy procesora, zadaniem WOW64 jest przełączanie procesora miedzy trybami 32-bitowym i 64-bitowym. Wskutek zastosowania takich rozwiązań, procesory o architekturze x86-64 nie wykonują aplikacji 32-bitowych wolniej. W przypadku architektury IA-64 (procesory Itanium), platforma WOW64 była elementem niezbędnym w procesie tłumaczenia 32-bitowych instrukcji procesorów x86 na ich 64-bitowe odpowiedniki architektury IA-64 (co odbywało się czasami na zupełnie odmiennych zasadach), które dopiero portem były wykonywane przez procesor.

Mimo, że uruchamianie aplikacji 32-bitowych może następować w sposób zupełnie przezroczysty dla użytkownika, niedozwolone jest mieszanie kodu obydwu typów w obrębie jednego procesu. Aplikacja 64-bitowa nie może więc sięgać do 32-bitowych bibliotek DLL, podobnie, jak aplikacje 32-bitowe nie mogą korzystać z zasobów bibliotek 64-bitowych. Może to prowadzić do konieczności dostarczania przez deweloperów procedur bibliotecznych zarówno 32- jak i 64-bitowych wersji swojego kodu. Windows XP x64 Edition zawiera zarówno 32- jak i 64-bitowe wersje programu Internet Explorer. Podyktowane jest to możliwością napotkania rozszerzeń (wtyczek) firm trzecich, czy kontrolek ActiveX, które mogą jeszcze nie być dostępne w nowej 64-bitowej wersji.

Kompatybilność z innymi aplikacjami

Odwrotnie, niż miało to miejsce w przypadku wcześniejszych wersji systemu z linii Windows NT, 64-bitowe wersje Windows nie zawierają maszyn wirtualnych NTVDM, więc niemożliwe jest uruchomienie w nich aplikacji przeznaczonych dla systemów MS-DOS, POSIX, OS/2 2.x i 16-bitowych programów Windows.

Znane problemy

Mimo, że przyszłość techniki komputerowej należy do 64-bitowych systemów operacyjnych, istnieje jeszcze pewna liczba kwestii, które należy przeanalizować przed podjęciem decyzji o instalacji takiego właśnie systemu.

• Kompatybilność sterowników - niektórzy producenci sprzętu nie przygotowali jeszcze 64-bitowych wersji sterowników do swoich urządzeń.

• Rozwiązanie - należy poczekać i pobrać uaktualniony sterownik, gdy tylko będzie on dostępny, skorzystać z nowszej wersji problematycznego urządzenia, lub nie używać go wcale.

• 32-bitowe rozszerzenia (głównie Windows Explorera) nie działają, gdyż 32-bitowe programy nie mogą korzystać z zasobów 64-bitowych bibliotek i odwrotnie. Dzieje się tak na przykład podczas prób korzystania z menu kontekstowego aplikacji typu zip.

• Rozwiązanie - polecenia menu kontekstowego mające wyłącznie uruchomić polecenie skojarzone z określonym typem pliku można dodać ręcznie, korzystając z programu regedit.

• Rozwiązanie - proste polecenia menu kontekstowego, mogące dotyczyć pliku dowolnego typu, można dodać w podmenu "Wyślij do..." (proste rozwiązanie).

• Rozwiązanie - dostępna jest 32-bitowa wersja programu Explorer. Jednym ze sposobów jest utworzenie skrótu do katalogu

• %windir%\syswow64\explorer.exe /separate,C:\

• Uwaga - możliwe jest korzystanie z 32-bitowej wersji Explorera jako powłoki domyślnej, ale program zamknie się awaryjnie podczas próby komunikowania się z wymiennymi urządzeniami, takimi jak dysk USB.

• Rozwiązanie - wiele aplikacji pojawia się w alternatywnej wersji 64-bitowej. na aplikacjach korzystających z rozszerzeń Explorera spoczywa jeszcze większa presja aktualizacji do nowej technologii. Należy po prostu poczekać na nową wersję programu, lub skorzystać z tytułu alternatywnego.

• Nie można uruchomić 16-bitowych komponentów większych aplikacji.

• Rozwiązanie - należy używać dwóch systemów operacyjnych, lub uruchomić system 32-bitowy (albo 16-bitowy) jako wirtualny. Większość starych gier daje się uruchomić pod kontrolą programu DOSBox.

Architektura Windows NT

Windows Vista, Windows Server 2003, Windows XP, Windows 2000 i Windows NT są częścią rodziny Windows NT (w technologii NT) systemów operacyjnych firmy Microsoft. Umożliwiają one między innymi wywłaszczanie oraz wielobieżność i zostały zaprojektowane do pracy na systemach bazujących na architekturze x86 Intela, zarówno jednoprocesorowych, jak i o architekturze SMP. Do obsługi wejścia/wyjścia architektura NT stosuje przetwarzanie pakietowe, które wykorzystuje IRP (I/O request packet - pakiet zamówienia wejścia/wyjścia), oraz wejście/wyjście asynchroniczne. Poczynając od Windows XP, Microsoft rozpoczął wbudowywanie obsługi trybu 64-bitowego w swoje systemy operacyjne — wcześniejsze wersje korzystały tylko z trybu 32-bitowego. Architektura Windows NT jest wysoce modularna i składa się z dwóch głównych warstw: trybu użytkownika i trybu jądra. Programy i podsystemy w trybie użytkownika są ograniczone do zasobów systemowych, do których mają dostęp, w trybie jądra natomiast posiadają nieograniczony dostęp do pamięci systemowej i urządzeń zewnętrznych. Jądra systemów operacyjnych w technologii NT są określane jako jądra hybrydowe, jednakże warto zauważyć, iż jest to sprawą dyskusyjną, gdyż jądro to jest właściwie jądrem monolitycznym o strukturze zbliżonej do mikrojądra. Architektura NT składa się z jądra hybrydowego, warstwy abstrakcji sprzętowej (HAL), sterowników i egzekutora. Wszystkie te moduły działają w trybie jądra ^[1]. Usługi o wyższym poziomie abstrakcji są implementowane przez egzekutor.

Tryb użytkownika w technologii Windows NT składa się z podsystemów, umożliwiających przekazywanie zamówień wejścia/wyjścia za pomocą menedżera wejścia/wyjścia do odpowiedniego sterownika programowego, działającego w trybie jądra. Warstwa użytkownika Windows 2000 składa się z dwóch podsystemów: podsystemu środowiska (uruchamia aplikacje napisane dla wielu różnych typów systemów operacyjnych) i podsystemu integralności (uruchamia specyficzne dla systemu funkcje w zastępstwie podsystemu środowiska). Tryb jądra w Windows 2000 ma pełny dostęp do sprzętu i zasobów systemowych komputera. Tryb jądra blokuje dostep dla usług i aplikacji trybu użytkownika do krytycznych elementów systemu operacyjnego, do których nie powinny mieć one dostępu.

Egzekutor komunikuje się ze wszystkimi podsystemami trybu użytkownika. Obsługuje wejście/wyjście, zarządza obiektami, zabezpieczeniami, oraz procesami. Jądro umieszczone jest pomiędzy HAL i Egzekutorem, zapewniając synchronizację wieloprocesorową, szeregowanie zadań i przerwań wraz z ich przydzielaniem, oraz zarządzanie obsługą pułapek i rozdzielaniem wyjątków. Jądro jest odpowiedzialne również za inicjalizację sterowników sprzętu podczas uruchamiania systemu. Sterowniki poziomu jądra występują na trzech poziomach: wysokim, pośrednim, oraz niskim. Windows Driver Model (WDM - model tworzenia sterowników dla Windows) występuje na poziomie pośrednim i został zaprojektowany tak, aby zachować zgodność binarną i kodu źródłowego pomiędzy Windows 98 a Windows 2000. Sterowniki niskiego poziomu są albo sterownikami Windows NT starszego typu, kontrolującymi urządzenie bezpośrednio, albo szyną systemową typu Plug-and-play.

Tryb użytkownika

Tryb użytkownika składa się z podsystemów, które przekazują zamówienia wejścia/wyjścia do odpowiednich sterowników w trybie jądra przez menedżera wejścia/wyjścia (który działa w trybie jądra). Dwa podsystemy, na które składa się warstwa trybu użytkownika w Windows 2000, to podsystem środowiska i podsystem integralności.

Podsystem środowiska został zaprojektowany do uruchamiania aplikacji napisanych dla wielu różnych systemów operacyjnych. Żaden z podsystemów środowiska nie może uzyskać bezpośredniego dostępu do sprzętu i musi złożyć zamówienie na dostęp do pamięci poprzez menedżera pamięci wirtualnej (Virtual Memory Manager), który działa w trybie jądra. Ponadto, aplikacje otrzymują niższy priorytet niż procesy w trybie jądra. Obecnie istnieją trzy główne podystemy środowiska: podsystem Win32, OS/2 i POSIX.

Podsystem środowiska Win32 może uruchamiać 32-bitowe aplikacje dla Windows. Zawiera on obsługe konsoli i okien tekstowych, oraz obsługę wyłączenia i błędów dla pozostałych podsystemów środowiska. Ponadto umożliwia on korzystanie z maszyn wirtualnych DOS (Virtual DOS Machine), które umożliwiają uruchamianie aplikacji dla systemu MS-DOS oraz 16-bitowych Windows 3.x (Win16). Istnieje specjalna maszyna wirtualna DOS, która działa we własnej przestrzeni adresowej, emulując procesor Intel 80486 z uruchomionym systemem MS-DOS 5. Programy Win16 natomiast są uruchamiane w maszynie Win16. Domyślnie każdy program uruchamiany jest w tym samym procesie, w związku z tym używając tej samej przestrzeni adresowej, a maszyna Win16 przyznaje każdemu programowi jego własny wątek. Windows 2000 umożliwia również uruchamianie programu Win16 w oddzielnej maszynie wirtualnej, co umożliwia jego szeregowanie z wywłaszczaniem, gdyż Windows 2000 wywłaszcza wtedy cały proces maszyny wirtualnej, który zawiera tylko jeden uruchomiony program. Podsystem OS/2 umożliwia uruchamianie 16-bitowych, działających w trybie znakowym programów dla systemu OS/2 i emuluje OS/2 1.x. Nie udostępnia natomiast trybu 32-bitowego i środowiska graficznego dla OS/2 2.x i nowszych. Podsystem środowiska POSIX umożliwia uruchamianie aplikacji, które ściśle przestrzegają standardu POSIX.1, lub związanych z nim standardów ISO/IEC.

Podsystem integralności zajmuje się specyficznymi dla systemu operacyjnego funkcjami w zastępstwie podsystemu środowiska. Składa się z podsystemu bezpieczeństwa, usługi stacji roboczej i usługi serwera. Podsystem bezpieczeństwa obsługuje tokeny bezpieczeństwa, udostępnia albo blokuje dostęp do kont użytkowników korzystając z praw dostępu do zasobów, obsługuje logowanie i inicjuje weryfikację loginu, oraz decyduje które zasoby systemowe muszą być audytowane przez Windows 2000. Ponadto obsługuje Active Directory. Usługa stacji roboczej to API dla readresatora sieciowego, który umożliwia dostęp komputera do sieci. Usługa serwera to API, które pozwala na udostępnianie przez komputer połączeń sieciowych.

Tryb jądra

Tryb jądra Windows 2000 ma pełny dostęp do sprzętu oraz zasobów systemowych komputera i wykonuje kod w obszarze pamięci chronionej. Kontroluje dostęp do szeregowania, priorytetyzację wątków, zarządzanie pamięcią i komunikację ze sprzętem. Tryb jądra blokuje dostęp usługom i aplikacjom trybu użytkownika do krytycznych obszarów systemu operacyjnego, mogą one jedynie zażądać od jądra wykonania tych czynności w ich imieniu. Tryb jądra składa się z usług egzekutora, które składają się z modułów przeznaczonych do wykonywania specyficznych czynności, sterowników jądra, jądra i HAL.

Egzekutor

Egzekutor porozumiewa się ze wszystkimi podsystemami trybu użytkownika. Obsługuje operacje wejścia/wyjścia, zarządzanie obiektami i procesami, oraz zabezpieczeniami. Zawiera wiele komponentow, m.in. Menedżera wejścia/wyjścia, Monitor odwołań bezpieczeństwa, Menedżera obiektów, Menedżera IPC, Menedżera pamięci wirtualnej, Menedżera PnP i Menedżera zarządzania energią, oraz Menedżera okien, który współpracuje z GDI Windows. Każdy z tych komponentów udostępnia pomocniczą funkcję jądra, która pozwala innym komponentom na komunikację między sobą. Cała ta grupa komponentów może być nazywana usługami egzekutora. Żadna z nich nie ma dostępu do wewnętrznych funkcji innych komponentów egzekutora.

Menedżer obiektów jest specjalnym podsystemem egzekutora, przez który muszą przejść wszystkie inne podsystemy egzekutora, aby otrzymać dostęp do zasobów Windows 2000 - co czyni go usługą zarządzania zasobami. Menedżer obiektów jest używany do zredukowania duplikacji funkcjonalności zarządzania zasobami w innych podsystemach egzekutora, co mogło by prowadzić do błędów i utrudnić tworzenie Windows 2000 ^[2]. Dla menedżera obiektów wszystkie zasoby są obiektami, niezależnie od tego, czy zasób jest fizyczny (np. system plików lub urządzenie zewnętrzne), czy logiczny (np. plik). Każdy obiekt ma strukturę - typ obiektu, który menedżer obiektów musi znać. Gdy inny podsystem egzekutora żąda stworzenia obiektu, wysyła to żądanie do menedżera obiektów, co powoduje utworzenie pustej struktury obiektu, którą następnie żądający podsystem wypełnia ^[3]. Typy obiektów definiują funkcje udostępniane przez obiekt, oraz specyficzne dla niego dane. W ten sposób menedżer obiektów sprawia, że Windows 2000 jest systemem operacyjnym zorientowanym obiektowo, ponieważ typy obiektów mogą być uznawane za klasy, definiujące obiekty.

Każda instancja tworzonego obiektu zachowuje swoją nazwę, parametry przekazywane do funkcji tworzącej obiekt, parametry bezpieczeństwa i wskaźnik na typ obiektu. Każdy obiekt zawiera ponadto procedurę usuwającą oraz licznik referencji, który informuje menedżera obiektów o ilości innych obiektów w systemie posiadających odwołanie do danego obiektu, co pozwala na podjęcie decyzji o możliwości zniszczenia go, gdy jest on usuwany ^[4]. Każdy obiekt znajduje się w hierarchicznej przestrzeni nazw obiektów.

Windows 2000/XP - Partycjonowanie
Użytkownicy Windows XP, którzy chcą podzielić dysk na partycje, mają do dyspozycji wygodną konsolę administracyjną MMC (Microsoft Management Console) o nazwie Zarządzanie dyskami.Aby go uruchomic wpisujemy w konsoli Uruchom polecenie diskmgmt.msc. Pamiętajmy, że do uruchomienia wspomnianej konsoli wymagane jest zalogowanie się w systemie na koncie z uprawnieniami administratora. 

Za pomocą opcji udostępnianych przez konsolę Zarządzanie dyskami możemy nie tylko tworzyć i usuwać partycje (zarówno podstawowe, jak i rozszerzone) czy tworzyć dyski logiczne i woluminy, ale możemy także formatować woluminy/dyski logiczne, przypisywać wybrane przez użytkownika litery dysków do woluminów, napędów dysków wymiennych, czytników CD/DVD, nagrywarek, a nawet kart pamięci flash i tzw. flashdisków. Ponadto konsola umożliwia konwertowanie dysków podstawowych na dyski dynamiczne, tworzenie woluminów łączonych i rozłożonych, łączących przestrzeń dyskową kilku fizycznie różnych dysków pod jedną literką woluminu lub rozciąganie woluminów (w celu zwiększenia ich pojemności) o wolne miejsce na tym samym fizycznie dysku czy też na innych dynamicznych dyskach. 

Dyski podstawowe a dynamiczne

Windows XP obsługuje dwa różne typy struktur dysków: dyski podstawowe i dyski dynamiczne. Dysk podstawowy to struktura, w ramach której użytkownik może tworzyć partycje podstawowe (zawierające informacje rozruchowe systemu operacyjnego) oraz partycje rozszerzone, w ramach których znajdować się mogą dyski logiczne. Tabela partycji zawierająca informacje o partycjach na dysku jest umieszczona w 64-bajtowym bloku głównego rekordu rozruchowego (MBR - Master Boot Record; znajduje się w pierwszym sektorze (pierwsze 512 bajtów) dysku twardego).

Na dysku podstawowym możemy utworzyć co najwyżej cztery partycje. W tym tylko jedną rozszerzoną. Partycje podstawowe to takie, które mogą zawierać rozruchowe pliki systemu operacyjnego. Partycja rozszerzona umożliwia nam natomiast tworzenie w przydzielonej jej przestrzeni dysków logicznych. Dyski logiczne z poziomu systemu operacyjnego i menedżerów plików traktowane są podobnie jak partycje podstawowe - mamy do nich dostęp przez literkę napędu (d:, e: itp.). Dysków logicznych może być wiele, w praktyce jedynym ograniczeniem ich liczby jest liczba dostępnych wolnych liter, przez które będziemy mogli się do utworzonych dysków logicznych odwoływać w Eksploratorze Windows. 

Nowszą i bardziej funkcjonalną strukturą dysku są obecne w Windows od wersji Windows 2000 dyski dynamiczne. Dyski dynamiczne nie mają sektora MBR. W ramach dysków dynamicznych tworzymy nie partycje, lecz woluminy. Informacje o rozkładzie woluminów przechowywane są w ostatnim megabajcie przestrzeni dysku. Zaletą dysków dynamicznych jest to, że można tworzyć nieograniczoną praktycznie liczbę woluminów na dysku. Wygląda to podobnie do partycji rozszerzonej dysku podstawowego i znajdujących się w niej dysków logicznych, jednak woluminy dysku dynamicznego mają tę przewagę, że mogą być używane jak partycje systemowe oraz mogą być rozszerzane i to nie na jeden, lecz na kilka dysków fizycznych!

Innym typem woluminów, jakie użytkownik może tworzyć na dyskach dynamicznych, są woluminy rozłożone. Wolumin rozłożony także znajduje się na wielu fizycznych dyskach (pracujących oczywiście jako dyski dynamiczne), ale kolejne dyski nie stanowią "przedłużenia" pojemności. Dane w takim woluminie zapisywane są w tzw. paskach (64-kilobajtowych blokach) równolegle na wszystkich dyskach fizycznych, na których znajduje się dany wolumin rozłożony. De facto wolumin rozłożony to nic innego jak programowa macierz RAID-0 (striping). Taki sposób zapisu wpływa na zwiększenie wydajności w ramach woluminu rozłożonego. 
Możliwości jest wiele, warto jednak pamiętać także o ograniczeniach wynikających z korzystania z dysków dynamicznych. Po pierwsze dyski dynamiczne jako struktury stosunkowo nowe nie są rozpoznawane przez Windows 9x/Me. Po drugie (co wydaje się oczywiste), jedynym dostępnym systemem plików jest NTFS. Ponadto możliwość tworzenia dysków dynamicznych została (nieco sztucznie) zablokowana w Windows XP Home Edition oraz w wersji XP Professional używanej na komputerze przenośnym.

Dodatki:

Pełna lista specjalnych trybów uruchamiania systemu Windows XP:

• Tryb awaryjny — system zostanie uruchomiony z minimalną liczbą sterowników (np. nie zostaną zainstalowane sterowniki napędu CD-ROM). Wszystkie uruchomione w tym trybie urządzenia korzystać będą z podstawowej wersji sterowników. Jeżeli pomimo wybrania tej opcji system nadal się nie uruchamia, świadczy to o bardzo poważnych błędach urządzeń niezbędnych do jego działania (dysku twardego, procesora, pamięci lub płyty głównej).

• Tryb awaryjny z obsługą sieci — od poprzedniego trybu różni się tym, że zostanie uruchomiona obsługa sieci (sterowniki karty sieciowej i najważniejsze usługi sieciowe).

• Tryb awaryjny z wierszem poleceń — system zostaje uruchomiony w trybie awaryjnym, ale nie zostaje uruchomiony graficzny interfejs użytkownika. Ten sposób uruchamiania komputera może pomóc przy rozwiązywaniu poważnych problemów związanych z obsługą karty grafiki.

• Włącz rejestrowanie uruchamiania — podczas uruchamiania systemu w pliku rejestrowane są wszystkie sterowniki i usługi uruchamiane przez system. Plik wynikowy ntbtlog.txt umieszczony zostanie w głównym katalogu systemu Windows.

• Włącz tryb VGA — system jest uruchamiany przy użyciu podstawowego sterownika VGA. Ten tryb jest przydatny po zainstalowaniu nowego sterownika karty grafiki, który uniemożliwił prawidłowe uruchomienie systemu.

• Ostatnia dobra konfiguracja — system zostaje uruchomiony w tym stanie, w którym po raz ostatni użytkownikowi udało się do niego zalogować. W rezultacie wszystkie zmiany dokonane od ostatniego pomyślnego uruchomienia zostaną utracone.

• Tryb przywracania usług katalogowych — opcja wykorzystywany wyłącznie przy uruchamianiu komputerów pełniących funkcję kontrolera domeny umożliwiająca odtworzenie lub przetestowanie działania usług katalogowych (ang. Active Directory).

• Tryb debugowania — specjalny tryb diagnostyczny umożliwiający przesyłane za pośrednictwem kabla szeregowego informacji o pracy systemu do innego komputera.

Uruchomienie systemu operacyjnego

Pomyślne uruchomienie systemu Windows XP jest wynikiem dosyć długiego i skomplikowanego szeregu czynności. Poniżej opisaliśmy poszczególne etapy tego procesu:

• Etap 1 — ustanowienie środowiska pracy systemu operacyjnego. Pierwszy sektor dysku twardego, z którego następuje uruchomienie systemu, zawiera min. główny rekord rozruchowy (ang. Master Boot Record). Informacje odczytane z tego sektora umożliwiają komputerowi wczytanie plików systemowych oraz opisują fizyczne uporządkowanie danych na dysku. Program zawarty w MBR-ze lokalizuje na dysku adres początkowy partycji zawierającej system operacyjny i ładuje do pamięci operacyjnej kopię jej sektora rozruchowego. Etap 1. kończy przekazanie sterowania programowi (modułowi ładowania systemu operacyjnego) wczytanemu z sektora rozruchowego.

• Etap 2 — uruchomienie modułu ładującego. Program ładujący system operacyjny wczytuje i uruchamia pliki zapisane na dysku. W efekcie następuje kompletne załadowanie systemu operacyjnego, co kończy proces wstępnego rozruchu komputera.

• Etap 3 — wybór systemu operacyjnego. Moduł ładujący wczytuje plik z informacjami o zainstalowanych w komputerze systemach operacyjnych oraz definiuje ich położenie na dyskach twardych. W tym momencie użytkownik ma możliwość wyboru uruchamianego systemu.

• Etap 4 — wykrywanie i diagnostyka sprzętu. Uruchamiany jest moduł rozpoznania sprzętu, którego zadaniem jest utworzenie listy zainstalowanych urządzeń.

• Etap 5 — wybór konfiguracji. Moduł ładujący umożliwia uruchomienie systemu operacyjnego w kilku trybach. Sposób wywołania poszczególnych trybów zależy od wybranego systemu operacyjnego. Może polegać na podaniu dodatkowych parametrów przy wywołaniu systemu operacyjnego lub wyborze pozycji z wyświetlanej na ekranie listy. Specjalne tryby służą z reguły do celów diagnostycznych lub ograniczenia dostępu do komputera.

• Etap 6 — ładowanie jądra systemu. Na tym etapie moduł ładowania wczytuje do pamięci plik (lub pliki) zawierający jądro systemu oraz warstwę oddzielenia sprzętu (ang. HAL — Hardware Abstraction Layer).

• Etap 7 — inicjalizacja jądra systemu. Etap kończący fazę uruchamiania systemu operacyjnego. Kontrola nad komputerem zostaje przekazana systemowi operacyjnemu. Podczas inicjalizacji jądra wykonywane są następujące zadania:

• inicjalizacja sterowników urządzeń niskiego poziomu, tzn. załadowanych wraz z jądrem systemu,

• ładowanie i inicjalizacja sterowników pozostałych urządzeń,

• uruchamianie programów diagnostycznych lub konfiguracyjnych,

• ładowanie i inicjalizacja usług skonfigurowanych jako uruchamiane automatycznie podczas startu systemu,

• tworzenie pliku stronicowania na dysku twardym,

• uruchamianie podsystemów systemu operacyjnego (takich jak podsystem zabezpieczeń).

• Etap 8 — logowanie. Wyświetlenie okna dialogowego logowania oznacza pomyślne zainicjowanie jądra systemu operacyjnego. Po poprawnym zalogowaniu do systemu uruchamiane jest środowisko użytkownika.

Lista grup wbudowanych oraz ich uprawnienia przedstawia się następująco:

• Administratorzy
  Członkowie tej grupy mają całkowitą kontrolę nad komputerem. Prawa, które nie zostały nadane grupie Administratorzy automatycznie, każdy członek tej grupy może sobie nadać. Administratorzy mogą tworzyć, usuwać oraz modyfikować konta wszystkich użytkowników i grup. Mogą również nadawać uprawnienia do wszystkich zasobów komputera. Inne prawa, jakie posiada ta grupa to:

• Instalacja systemu operacyjnego oraz jego komponentów uwzględniając sterowniki, urządzenia sprzętowe, usługi systemowe itd.

• Instalacja pakietów Service Pack oraz łat hot fix.

• Naprawa systemu operacyjnego.

• Przejmowanie własności obiektów.

• Operatorzy kopii zapasowych
  Użytkownicy należący do tej grupy mogą tworzyć i odtwarzać kopie zapasowe niezależnie od posiadanych uprawnień do plików i folderów. Grupa ta powinna zawierać wyłącznie konta osób odpowiedzialnych za wykonywanie kopii zapasowych.

• Goście
  Domyślnie członkowie grupy Goście mają zablokowany dostęp do dzienników zdarzeń aplikacji i systemu. Po za tym członkowie tej grupy mają takie same prawa jak grupa Użytkownicy. Domyślnie członkiem grupy Goście jest tylko konto Gość, której jest wyłączone.

• Grupa usług pomocy
  Członkowie tej grupy mogą pomagać w diagnozowaniu problemów z systemem. Grupa ta może być wykorzystana przez Centrum pomocy i obsługi technicznej podczas dostępu do komputera z sieci lub lokalnie.

• Operatorzy konfiguracji sieci
  Członkowie tej grupy mają ograniczone uprawnienia administracyjne, które pozwalają na konfigurowanie ustawień sieci takich jak adres IP.

• Użytkownicy zaawansowani
  Grupa Użytkownicy zaawansowani posiada mniejsze prawa do systemu niż grupa Administratorzy, ale większe niż grupa Użytkownicy. Domyślnie członkowie tej grupy posiadają uprawnienia odczytu i zapisu do większości katalogów systemu operacyjnego. Użytkownicy zaawansowani mogą wykonywać wiele operacji konfigurujących system takich jak zmiana czasu systemowego, ustawień wyświetlania, tworzenie kont użytkowników i udostępnianie zasobów. Osoby należące do grupy Użytkownicy zaawansowani mogą instalować większość oprogramowania, jednakże może dojść do sytuacji, kiedy uprawnienia tej grupy będą niewystarczające.

• Replikator
  Członkowie tej grupy mają możliwość replikowania plików.

• Użytkownicy pulpitu zdalnego
  Użytkownicy kont należących do tej grupy mogą logować się zdalnie.

• Użytkownicy
  Użytkownicy mają ograniczony dostęp do systemu. Domyślnie członkowie grupy Użytkownicy mają uprawnienie odczytu i zapisu tylko do swojego profilu.
  
  Grupa Użytkownicy, podczas gdy komputer pracuje w grupie roboczej lub autonomicznie jest nazywana użytkownicy z ograniczeniami.
  
  Grupa Użytkownicy została zaimplementowana po to by swoim członkom nadać uprawnienia niezbędne do pracy na komputerze, a jednocześnie zapobiegać modyfikacji konfiguracji i ustawień komputera. Użytkownicy nie mogą instalować urządzeń i oprogramowania.

Pliki niezbędne do uruchomienia systemu

Częstym powodem błędów występujących podczas uruchamiania systemu Windows XP jest usunięcie lub zmodyfikowanie jednego z niezbędnych plików systemowych. Poniżej zamieściliśmy pełną listę plików wymaganych do uruchomienia systemu operacyjnego wraz z ich lokalizacją.

• Ntldr.exe — główna partycja dysku systemowego (dysku oznaczonego jako aktywny). Plik może być nadpisany wersją oryginalną.

• Boot.ini — główna partycja dysku systemowego. Plik nie może być nadpisany plikiem pochodzącym z innego komputera.

• Bootsect.dos — główna partycja dysku systemowego. Plik obecny tylko w przypadku konfiguracji wielosystemowej. Plik nie może być nadpisany plikiem pochodzącym z innego komputera.

• Ntdetect.com — główna partycja dysku systemowego. Plik może być nadpisany wersją oryginalną.

• Ntoskrnl.exe — folder Windows\System32 (o ile system Windows został zainstalowany w folderze o nazwie Windows). Plik może być nadpisany wersją oryginalną, odpowiednią dla danego typu komputera.

• Ntbootd.sys — główna partycja dysku systemowego. Plik obecny tylko w przypadku zainstalowania systemu Windows na niektórych typach dysków SCSI. Plik może być nadpisany wersją oryginalną, odpowiednią dla danego typu komputera.

• Hal.dll — folder Windows\System32. Plik może być nadpisany wersją oryginalną, odpowiednią dla danego typu komputera.

• System — folder Windows\System32\Config. Plik nie może być nadpisany plikiem pochodzącym z innego komputera.

Dodatkowo, do uruchomienia systemu niezbędne będą sterowniki niskiego poziomu przechowywanych w folderze Windows\System32\Drivers.

Plik Boot.ini

Plik Boot.ini jest plikiem tekstowym tworzonym automatycznie podczas instalacji systemu. Zawiera on informację o lokalizacji wszystkich dostępnych dla loadera systemu Windows XP systemach operacyjnych.

Aby wyświetlić zawartość pliku Boot.ini:

1. Kliknij prawym przyciskiem myszy na ikonie Mój komputer.

2. Z menu kontekstowego wybierz Właściwości.

3. Przejdź do zakładki Zaawansowane.

4. Naciśnij znajdujący się w sekcji Uruchamianie i odzyskiwanie przycisk Ustawienia.

5. Naciśnij przycisk Edytuj.

W pliku Boot.ini znajdują się dwie sekcje:

• sekcja [boot loader] zawiera informacje o domyślnym systemie operacyjnym i czasie, przez jaki wyświetlana jest lista systemów operacyjnych;

• sekcja [operating systems] zawiera informacje o lokalizacji poszczególnych systemów operacyjnych.

---