Все, що можна i не можна було перенести в середовище Windows, одержувало назву for Windows: компiлятори, електроннi таблицi, графiчнi пакети, комунiкацiйнi програми, iгри.

Windows 3.1.

Незважаючи на всi полiпшення, у середовищi Windows 3.0 минулого й iстотнi недогляди: недолiк системних ресурсiв, що унеможливлювало використання наявної пам'ятi, i знаменитi системнi помилки (UAE), що вiдбувалися набагато частiше, нiж цього можна було очiкувати. Рiшення цих проблем привело до появи версiї Windows 3.1, що споконвiчно планувалося як невелике полiпшення версiї 3.0. Насправдi введення пiдтримки шрифтiв, що масштабуються технологiї TrueType i виправлення ряду принципових помилок перетворилася Windows 3.1 у самостiйний проект, до якого в результатi додалися значнi нововведення. Так, був реалiзований протокол створення складених документiв OLE, документований протокол Drag-and-Drop, полiпшений iнтерфейс iз протоколом DDE (бiблiотека DDEML), уведенi панелi дiалогу загального призначення (COMMDLG), у вiдповiдь на численнi запити були вiдкритi ранiше недокументованi функцiї i робочi областi ядра (TOOLHELP). Одним словом, середовище Windows перетворилася в гарний iнструмент для розроблювачiв i зручний графiчний iнтерфейс для користувачiв.

Windows for Workgroups 3.11: iнтеграцiя мережних засобiв

У листопадi 1992 року фiрма Microsoft випустила трохи обновлену версiю Windows - Windows for Workgroups 3.11, першу операцiйну систему Windows, що включає у свiй склад мережнi засоби. Дана система логiчно продовжує лiнiю Windows i дозволяє з'єднати в єдину мережу окремi комп'ютери по бессервернiй схемi (однорангова мережа), а також дозволяє працювати як мережний клiєнт для сервера Windows NT. Тепер для органiзацiї мережi необхiдно мати тiльки Windows i вiдповiдне устаткування - мережнi карти, кабелi i т.д. У Windows for Workgroups уперше стали використовуватися 32-розряднi драйвери вiртуальних пристроїв (Vx) i 32-розрядний доступ до жорсткого диска, що значно пiдвищило продуктивнiсть. Ще одним нововведенням стало те, що Windows for Workgroups працювала тiльки в 386-у розширеному режимi, тим самим пiдписуючи смертний вирок застарiлим 286-м процесорам.

Windows NT 3.51- нова технологiя Microsoft

Windows NT, випущена в липнi 1993 року, розроблена як операцiйна система високого класу для комп'ютерiв класу high-end. Вона розроблялася як мережна операцiйна система для роботи i як сервер, i як робоча станцiя. Windows NT це не послiдовниця Windows 3.х, а в коренi нова операцiйна система, що вiдкриває нову лiнiю Windows. Зовнi Windows NT дуже схожа на Windows 3.х, але її внутрiшня структура в коренi вiдрiзняється вiд Windows 3.х. Архiтектура Windows NT розроблялася таким чином, щоб система мала максимальну стiйкiсть i надiйнiстю. I треба сказати це розроблювачам вдалося, Windows NT забезпечує стабiльнiсть цiлком порiвнянну iз серверами UNI. Windows NT функцiонує не тiльки на платформi Intel, але i на RiSC-процессорах: PowerPC, MIPS R4000, DEC Alpha. Windows NT може виконувати додатки DOS, Win16, Win32, POSI i додатки OS/2, що не використовують графiчний iнтерфейс. Одним з найважливiших нововведень стало використання нової файлової системи NTFS, що забезпечує високу надiйнiсть файлової системи i можливiсть практично будь-якого вiдновлення збоїв, крiм того може використовуватися стара система FAT i HPFS (OS/2 Warp), що дозволяє використовувати Windows NT на одному роздiлi жорсткого диска з DOS i OS/2. Також нововведенням стала пiдтримка симетричної мультипроцесорної обробки i технологiї OpenGL, що дозволяє працювати з 3-хмiрними об'єктами. Офiцiйнi вимоги до апаратури складають: процесор 386/25, 12 Мбайт ОЗУ, 90 Мбайт вiльного мiсця на диску.

Система Windows 3.1 побудована на тих же принципах, що i Windows 3.0, що вперше з'явилася в 1990р. Вона завантажується поверх DOS, що забезпечує багато базових функцiй ОС. Windows додає до iнфраструктури DOS графiчне операцiйне середовище i новi функцiональнi можливостi, такi як простий механiзм кооперативної багатозадачностi, який використовується для одночасного виконання декiлькох прикладних програм DOS i Windows.

Вiдповiдно до архiтектури Windows усi прикладнi програми i системний код розмiщаються в єдиному адресному просторi. Це означає, що недопрацьована прикладна програма, що мiстить помилки, може зiпсувати областi пам'ятi, що використовуються операцiйним середовищем чи iншою прикладною програмою. Результатом буде помилка загального порушення захисту (General Protection Fault).

У своїй основi Windows 3.x - 16-розрядна операцiйна система, тому для програм пам'ять представляється такою, що складається з 64-кбайтних сегментiв, а всi данi у свiй основi 16-розряднi. Ще один наслiдок 16-розрядної бази цiєї ОС - обмеженiсть системних ресурсiв. У Windows 3.x для збереження таких структур, як дескриптори файлiв прикладних програм видiляється лише невеликий блок пам'ятi в iнших адресах. Пiсля того як цi областi пам'ятi заповняться, Windows не може завантажити новi прикладнi програми, навiть якщо в її розпорядженнi залишається цiлком достатньо пам'ятi в iнших адресах.

Огляд архiтектури

Windows 3.х

Сьогоднi легко вiдшукувати недолiки в архiтектурi Microsoft Windows 3.x, що створювалася в тi часи, коли найбiльш розповсюдженими були процесори 286 i ОЗУ малої ємностi. Але варто також згадати, що значила Windows 3.х для персонального комп'ютера: удосконалений графiчний iнтерфейс користувача, "невидиме" керування пам'яттю, шрифти, що мастабуються й унiфiкована модель вiдтворення зображень, багатозадачнiсть i 32-розряднi драйвери вiртуальних пристроїв (Vx) - лише найбiльш важливi нововведення.

В основi органiзацiї Windows 3.х лежить 16-розрядна архiтектура. Її ядро, бiльшiсть найважливiших компонентiв i власних прикладних програм являють собою 16-розряднi коди. (Її рiдко використовуваний iнтерфейс Win32 API дає можливiсть виконувати 32-розряднi прикладнi програми, але не дозволяє працювати з декiлькома потоками.)

Усi власнi прикладнi програми Windows 3.х i всi її системнi бiблiотеки DLL вiдображаються в загальний сегментований вiртуальний адресний простiр розмiром 4 Гбайти. Усi цi компоненти видимi (i часто доступнi на рiвнi запису) один для одного. У нижнiй частинi цього адресного простору, звичайно нижче мiтки 1 Мбайт, розмiщаються драйвери пристроїв реального режиму, що забезпечують взаємодiю з периферiйними пiдсистемами, такими, як вiдеоплати чи принтери. У Windows 3.11 драйвери Vx файлової системи використовуються для вiдшукання маршруту доступу до диска в захищеному режимi.

Спрощена органiзацiя системи дозволяє одержати дуже малу робочу множину (working set - прикладний i системний код, який необхiдно завантажити в пам'ять для будь-якої даної задачi), тому Windows 3.1х може успiшно виконуватися на комп'ютерах з ОЗУ обмеженого розмiру. Така архiтектура також сприяє пiдвищенню ефективностi виконання коду, тому що програми можуть викликати функцiї API з власного простору пам'ятi. Недолiк архiтектури складається в слабкому захистi вiд збоїв при неправильнiй роботi програм. Програми i системнi компоненти видимi один для одного, модуль, що мiстить помилки, може легко зiпсувати вмiст пам'ятi, що належить iншому процесу. Хоча Windows 3.1х здатна вiдновлювати свою працездатнiсть пiсля деяких порушень захисту загального характеру (General Protection Fault), найчастiше результатом стає крах усiєї системи.

Windows 3.1х одночасно виконує декiлька прикладних програм за допомогою простого механiзму планування, що називається кооперативною багатозадачнiстю. У цiй системi кожна прикладна програма повинна добровiльно уступити керування, коли, перевiривши свою чергу повiдомлень, вона виявляє, що та порожня. Але якщо прикладна програма не перевiрить свою чергу повiдомлень або через зайнятiсть, або внаслiдок зависання, то iншi прикладнi програми позбавляться доступу до спiльно використовуваних ресурсiв.

Iнший недолiк, що довгий час викликав невдоволення користувачiв Windows 3.1х, - обмеженiсть ресурсiв модулiв GDI i USER. Цi обмеження виникають у зв'язку з тим, що системнi бiблiотеки GDI i USER використовують декiлька 64-кбайт динамiчних областей (хiпiв) для збереження рiзноманiтних схованих структур даних, створюваних прикладними програмами, що виконуються в даний момент. Коли цi невеликi хiпи переповнюються, ви одержуєте повiдомлення про недостачу пам'ятi навiть якщо в системi залишається багато вiльної пам'ятi.

ОС Windows 95

Windows 95 внесла значнi полiпшення в архiтектуру Windows, у тому числi iстинно 32-розрядний iнтерфейс прикладного програмування (API), захищенi адреснi простори для її власних 32-розрядних прикладних програм, виштовхуюча багатозадачнiсть, подiл прикладних програм на потоки i бiльш широке використання вiртуальних драйверiв пристроїв. Модель захисту пам'ятi реалiзована iз серйозними компромiсами, метою яких було досягти сумiсностi з iснуючими 16-розрядними прикладними програмами i драйверами пристроїв. Але на практицi стiйкiсть системи виявляється кращою, нiж у Windows 3.1х. Продуктивнiсть же Windows 95 на подив висока. На повiльних системах, оснащених ОЗУ не бiльш 4 Мбайт, її показники майже такi ж, а iнодi i кращi результатiв Windows 3.1х, у залежностi вiд виконуваної операцiї. На бiльш швидкодiючих системах з бiльшою пам'яттю вона залишається дуже конкурентноздатною в одно- i багатозадачному режимах роботи.

З погляду базової архiтектури Windows 95 - iстинно 32-розрядна, багатопотокова операцiйна система з виштовхуючою багатозадачнiстю. У її середовищi можуть виконуватися власнi 32-розряднi прикладнi програми, написанi у вiдповiдностi зi специфiкацiєю Win32 API (майже iдентичний варiант цього iнтерфейсу реалiзований у Windows NT). Власнi прикладнi програми Windows 95 використовують неструктурований 32-розрядний адресний простiр, що робить їх потенцiйно бiльш швидкодiючою при обробцi великих масивiв даних.

Найбiльш важливi компромiси в архiтектурi Windows 95 були породженi рiшенням корпорацiї Microsoft зробити її сумiсної з iснуючими 16-розрядними прикладними програмами Windows i драйверами пристроїв реального режиму. Це дозволяє Windows 95 працювати з набагато бiльш широким спектром iснуючих апаратних i програмних засобiв. Недолiк цього рiшення полягає в тому, що областi пам'ятi, що мiстять 16-розряднi прикладнi програми i драйвера реального режиму, повиннi залишатися незахищеними. Недопрацьована програма як i ранiше вiдносно легко може викликати крах всього операцiйного середовища.

У Windows 95 кожна 32-розрядна прикладна програма виконується у власному адресному просторi, але усi вони спiльно використовую той самий 32-розрядний системний код. Неправильно написана 32-розрядна програма усе ще може привести до аварiйного збою всiєї системи.

Розширилися мережнi функцiональнi можливостi. До складу Windows 95 включений вбудований клiєнт для мереж NetWare 3.x, 4.x i для серверiв Windows NT. Передбаченi також засоби для роботи з протоколами IPX/SPX, NetBEUi, TCP/IP. Останнiй з перерахованих протоколiв дозволяє виконувати пiдключення до Internet, хоча краща програма для з'єднання з Internet, що мiстить утилiту перегляду Web, входить до складу пакета Microsoft Plus!. Windows95 дозволяє безпосередньо приєднуватися до iншого комп'ютеру через кабель i має у своєму розпорядженнi базовi засоби для встановлення з'єднань, що комутуються, через телефоннi лiнiї iз сервером вiддаленого доступу Remote Access Server системи Windows NT, NetWare Connect чи iз серверами компанiї, що комутуються, Shiva. До складу Windows95 також входить iнтерфейс прикладного програмування для телефонiї (TAPI) фiрми Microsoft, що забезпечує спiльну роботу вашої машини з телефоном, реєструючи телефоннi виклики i виконуючи функцiї автовiдповiдача ( прикладнi програми для телефонiї будуть поставлятися незалежними фiрмами).

Windows95 показує цiлком прийнятнi результати при виконаннi як нових прикладних програм, так i програм Windows 3.x, хоча Windows for Workgroups випереджає її по швидкодiї в багатьох дискових операцiях. Але на машинах з ОЗУ 8 Мбайт i бiльш її продуктивнiсть порiвнянна чи вище, нiж у попереднiх версiй Windows. Продуктивнiсть системи при виконаннi Windows-программ набагато перевищує аналогiчний показник системи Windows NT.

При створеннi Windows 95 фiрма Microsoft пiшла на багато компромiсiв. У результатi одержали вдосконалений графiчний iнтерфейс, бiльш високу продуктивнiсть, вдосконалений механiзм багатозадачностi, надiйну зворотну сумiснiсть i здатнiсть виконувати велике число нових прикладних програм.

WINDOWS 95

Windows 95 являє собою продукт еволюцiйного розвитку системи Windows 3.1х i не означає повного розриву з минулим. Хоча вона несе в собi багато важливих змiн у порiвняннi з 16-розрядною архiтектурою Windows, у нiй збереженi деякi найважливiшi властивостi її попередницi. Результатом стала поява гiбридної ОС, здатної працювати з 16-розрядними прикладними програмами Windows, програмами, успадкованими вiд DOS, i старими драйверами пристроїв реального режиму й у той же час сумiсної з повнiстю 32-розрядними прикладними програмами i 32-розрядними драйверами вiртуальних пристроїв.

Серед найбiльш важливих вдосконалень, що з'явилися в Windows 95, - початково закладена в нiй здатнiсть працювати з 32-розрядними багатопотоковими прикладними програмами, захищенi адреснi простори, виштовхуюча багатозадачнiсть, набагато бiльш широке й ефективне використання драйверiв вiртуальних пристроїв i ширше застосування 32-розрядних хiпiв для збереження структур даних системних ресурсiв. Її найбiльш iстотний недолiк складається у вiдносно слабкiй захищеностi вiд погано працюючих програм, що мiстять помилки.

Кожна власна прикладна програма Windows 95 бачить неструктурований 4-Гбайтний адресний простiр, у якому розмiщається вона сама плюс системний код i драйвери Windows 95. Кожна 32-розрядна прикладна програма виконується так, начебто вона монопольно використовує весь ПК. Код прикладної програми завантажується в цей адресний простiр мiж вiдмiтками 2 i 4 Гбайт. Хоча 32-розряднi прикладнi програми "не бачать" одна одну, вони можуть обмiнюватися даними через буфер обмiну (Clipboard), механiзми DDE i OLE. Усi 32-розряднi прикладнi програми виконуються вiдповiдно до моделi виштовхуючої багатозадачностi, заснованої на керуваннi окремими потоками. Планувальник потокiв, що представляє собою складову частину системи керування вiртуальною пам'яттю (VMM), розподiляє час серед групи одночасно виконуваних потокiв на основi оцiнки поточного прiоритету кожного потоку i його готовностi до виконання. Виштовхуюче планування дозволяє реалiзувати набагато бiльш плавний i надiйний механiзм багатозадачностi, нiж кооперативний метод, використовуваний у Windows 3.1х.

Системний код Windows 95 розмiщається вище границi 2 Гбайт. У просторi мiж вiдмiтками 2 i 3 Гбайт знаходяться системнi бiблiотеки DLL кiльця 3 i будь-якi DLL використовуванi декiлькома програмами. (У 32- розрядних процесорах фiрми Intel надаються чотири рiвнi апаратного захисту, iменованi, починаючи з кiльця 0 до кiльця 3. Кiльце 0 найбiльш привiлейоване.) Компоненти кiльця 0 у системi Windows 95 вiдображаються в простiр мiж 3 i 4 Гбайт. Цi важливi дiлянки коду з максимальним рiвнем привiлеїв мiстять пiдсистему керування вiртуальними машинами (VMM), файлову систему i драйвери Vx.

Область пам'ятi мiж 2 i 4 Гбайт вiдображається в адресний простiр кожної 32-розрядної прикладної програми, тобто воно спiльно використовується всiма 32-розрядними прикладними програмами у вашому ПК. Така органiзацiя дозволяє обслуговувати виклики API безпосередньо в адресному просторi прикладної програми й обмежує розмiр робочої множини. Однак за це приходиться розплачуватися зниженням надiйностi. Нiщо не може перешкодити програмi, що мiстить помилку зробити запис в адреси, що належать системним DLL, i викликати крах усiєї системи.

В областi мiж 2 i 3 Гбайт також знаходяться всi 16-розряднi прикладнi програми Windows, що запускаються вами. З метою забезпечення сумiсностi цi програми виконуються в спiльно використовуваному адресному просторi, де вони можуть зiпсувати одна одну так само, як i в Windows 3.1х.