Inhoud De kenmerken en de architectuur van Windows

Inhoud 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.4.1 7.4.2 7.5 7.6 7.6.1 7.6.2 7.6.3 7.6.4 7.7 7.7.1 7.8 7.9 7.10 7.10.1 7.11 7.11.1

De kenmerken en de architectuur van Windows 2000............................................. 74 Labo 22: Het bureaublad .................................................................... 74 Labo 23: Het startmenu ..................................................................... 74 Labo 24: De bestanden en mappen...................................................... 75 Het configureren van Windows 2000 .................................................... 76 Labo 25: Het configuratiescherm ......................................................... 76 Labo 26: Systeembeheer in het startmenu ........................................... 80 De architectuur van Windows NT 4 en Windows 2000 ............................ 82 De kernelmodus ................................................................................ 83 De Hardware Abstraction Layer (HAL) .................................................. 83 De (Micro)Kernel ............................................................................... 83 Device Drivers .................................................................................. 83 De Executive..................................................................................... 84 De gebruikersmodus .......................................................................... 87 Omgevingssubsystemen ..................................................................... 87 Integrale subsystemen ....................................................................... 88 Alle componenten samen.................................................................... 89 Architectuur van Windows NT 4 ........................................................... 89 Labo 27: Architectuur van het gebruikte besturingssysteem ................... 90 Verwerken van een instructie of een proces .......................................... 90 Labo 28: Het bekijken van processen en threads ................................... 94

7

De kenmerken en de architectuur van Windows 2000

7.1

Labo 22: Het bureaublad Als je op de server aangemeld bent, zie je een Bureaublad zoals je dit kent van bij Windows 98. Je maakt een start met een compleet ander besturingssysteem en er zijn reeds een aantal uitwendige veranderingen merkbaar met Windows 98. Kun je ze even op een rijtje zetten? Het startscherm bestaat nu uit een scherm waarmee later de configuratie van de server zal gebeuren.

7.2

Labo 23: Het startmenu

Uiterlijk vind je dus op het Bureaublad weinig verschil met Windows 98, maar dit geldt niet echt voor het startmenu.

VVKSO

Ondersteuning Informaticabeheer

Beheer van een servergestuurd netwerk met Windows 2000 - 74

Onderzoek de verschillen met Windows 98 voor het item Bureau-accessoires uit het startmenu. Verken de Help van Windows 2000. Zoek in de Help naar de betekenis van het item Synchronisatie dat voorkomt in het startmenu bij Bureau-accessoires.

7.3 •

Labo 24: De bestanden en mappen

Organisatie van de schijf

Je beschikt nu over een server met een pas geïnstalleerd besturingssysteem. Welke mappen bevinden zich op deze schijf? Welke analogie kun je terugvinden met Windows 98? Welke zijn de verschilpunten? Vind je een map of meerdere mappen Documents and settings? Wat vind je daar allemaal in terug? Wat is de analogie met Windows 98? Als je de Verkenner opent, vind je daar bovenaan ook een map Mijn documenten staan. Welke is de relatie met de map(pen) Documents and settings op schijf?

•

Systeemmap en systeembestanden

In de map \WINNT bevinden zich een deel van de systeembestanden. Welke vind je daar? Vind je dezelfde terug als bij Windows 98? Heb je nu reeds een idee wat de betekenis is van de verschillende deelmapjes van de map \WINNT? Vind je ook profielen terug ergens in de mappen van je harde schijf? Onder welke namen komen deze voor? Je kunt deze ook oproepen door met de rechtermuisknop op de Startknop te klikken en in dit geval de Alle gebruikers in Verkenner weergeven te vragen.

Vind je ook een map Program Files terug? Wat komt daar nu reeds in voor?

VVKSO



•

Eigenschappen en attributen van een bestand Je beschikt over een server met NTFS-bestandsindeling en je hebt wel ergens een computer met FAT-bestandsindeling. Maak op beiden een klein tekstbestand aan met als inhoud "Test voor de installatie van Windows 2000". Je kunt dit best aanmaken in Kladblok. Bekijk de eigenschappen van dit bestand in de twee bestandsindelingen. Noteer de eventuele verschillen in attributen, eigenschappen en grootte.

Welk tabblad vind je meer bij het NTFS-bestand? Welke informatie komt hierop voor?

7.4

Het configureren van Windows 2000

Zoals we bij Windows 95/98 een verzameling programma’s hebben voor het beheer van het systeem hebben we dit ook voor het pas geïnstalleerde besturingssysteem. De hulpprogramma’s die reeds voorzien zijn in Windows 2000 zelf, bevinden zich op twee verschillende plaatsen. Je vindt er in het Configuratiescherm en er bevinden zich hulpprogramma's in het startmenu onder het item Systeembeheer. Deze tools zullen zeker in het verder verloop van deze nota’s veelvuldig gebruikt worden, maar we bekijken er reeds een aantal in een notendop.

7.4.1

Labo 25: Het configuratiescherm

In het configuratiescherm van Windows 2000 vind je een verzameling kleine toepassingen die elk als een interface voor het register fungeren zodat bepaalde onderdelen van Windows 2000 kunnen worden aangepast.

VVKSO



Zoek de eerste verschillen die je ziet met Windows 95/98. Welke items zijn dezelfde en welke zijn andere? Eén van de items die hetzelfde pictogram biedt is Systeem. Indien je dit scherm opent merk je echter onmiddellijk verschil met Windows 95/98. •

Het tabblad Geavanceerd bevat een drietal items die op een geheel andere manier voorgesteld worden dan in Windows 95/98.

Het dialoogvenster Opstart- en herstelinstellingen bepaalt de standaardopties van het opstartmenu. Uit het vorige gedeelte van deze nota's heb je reeds inzicht in de inhoud van het Boot.ini bestand en de taak bij het opstarten van de server. Eén enkele tikfout in de tekst van het Boot.ini-bestand kan reeds veel overlast bezorgen en er voor zorgen dat het systeem niet meer opstart. Op deze manier kan je echter zonder veel problemen de nodige veranderingen aanbrengen. Bovenaan vind je de namen van de besturingssystemen waarmee de computer kan worden opgestart en de tijd dat de computer moet wachten als de Boot Loader op het scherm staat. Het besturingssysteem dat voorkomt in het vak Starten is de standaard waarmee opgestart wordt indien de tijd verstreken is.

VVKSO



De keuzelijst van de besturingssystemen aanpassen kan hier niet, maar wel door een rechtstreekse ingreep in het bestand Boot.ini. In het groepsvak Systeemfouten kun je bepalen wat er moet gebeuren als het systeem vastloopt. Automatisch opnieuw opstarten kan handig zijn indien er een hapering was in de stroomvoorziening of als er een programma vastgelopen was. Als het probleem echter met de hardware te maken heeft, zal het zich opnieuw voordoen na het opnieuw opstarten.

Hierboven vind je ook een afdruk van het dialoogvenster Omgevingsvariabelen. Hier kun je de systeemvariabelen wijzigen indien je de rechten van een beheerder hebt. Elke gebruiker kan wel aan zijn eigen gebruikersvariabelen benaderen en configureren. Je hebt ook nog het dialoogvenster Instellingen voor Prestaties waar je onder andere de reactiesnelheid van een toepassing die op de voorgrond wordt uitgevoerd kan versnellen.

VVKSO



Je kunt ook de instellingen van het virtueel geheugen en het register aanpassen door de knop Wijzigen in het groepsvak Virtueel geheugen te klikken. Je vindt dan het bovenstaande tabblad met de instellingen die afhankelijk zijn van jouw eigen systeem en computer. •

Via het tabblad Hardware kun je nieuwe hardwareprofielen maken en de prioriteitsvolgorde van de profielen wijzigen. Als je meerdere hardwareprofielen hebt, geeft Windows 2000 bij het opstarten een menu voor de keuze van een hardwareprofiel. Het profiel dat je dan kiest, wordt het actieve hardwareprofiel, wat betekent dat alle wijzigingen gevolgen hebben voor dit actieve profiel. Hoe werkt dit in Windows 98? Hoe werkt het hier? Test dit uit!

In het configuratiescherm komen echter nog andere mogelijkheden om instellingen van het systeem te wijzigen of te bekijken. Eén daarvan is de Licentieverlening. Bij de installatie is er reeds gesproken over de keuze van de licentiemodus van de server. Ook hiervoor is er een programma waardoor je de instellingen kan wijzigen. Dit vind je in het dialoogvenster Licentiemodus kiezen.

Onderzoek deze en andere mogelijkheden van het configuratiescherm. Wat is de betekenis van het hulpprogramma dat zich achter het pictogram Hardware bevindt? Waar vind je dit nog terug in het configuratiescherm? VVKSO



Zoek de betekenis van een paar niet behandelde programma's uit het configuratiescherm op in de Help.

7.4.2

Labo 26: Systeembeheer in het startmenu

Zoals hierboven reeds aangehaald, heb je in het startmenu ook een item Systeembeheer. Hierin bevinden zich de items uit het configuratiescherm onder het item Systeembeheer.

Het item Logboeken kwam hierboven reeds ter sprake. Je kunt instellen wanneer een boodschap in het logboek moet geschreven worden, en je kunt het ook nalezen om een diagnose te maken van fouten en gebruik van de server. Bekijk het Systeemlogboek van de server en probeer de boodschappen te begrijpen en te interpreteren.

Bekijk ook de andere logboeken op de server. Zoek in de Help de betekenis op van deze verschillende logboeken. VVKSO



Bekijk het logboek zoals het hierboven afgedrukt staat. Je merkt een aantal meldingen, waarschuwingen en fouten. Bij het dubbelklikken op een melding krijg je uitleg zoals bijvoorbeeld de onderstaande schermen.

Je ziet hier drie symbolen voorkomen in het logboek. Welke andere zijn er nog mogelijk? Wat is de betekenis daarvan? Een ander item uit het startmenu Systeembeheer dat van belang is voor het bepalen van de instellingen van de server en de lokale computer is het hulpprogramma Computerbeheer.

VVKSO



Welke instellingen kun je via dit item allemaal doen? Welke heb je reeds gebruikt? Welke vind je hier terug die je ook op andere plaatsen terugvindt? Bekijk de andere programma's uit het startmenu en probeer hun functie nu reeds in te schatten. Vergeet niet dat je op een server werkt waar het beheer heel belangrijk is en je veel schade kan aanrichten. De andere programma's komen zeker stuk voor stuk aan bod in het verdere verloop van deze cursus.

7.5

De architectuur van Windows NT 4 en Windows 2000

Om een besturingssysteem beter te kunnen beheren is het interessant te weten hoe het is opgebouwd en hoe de verschillende componenten aan elkaar hangen en met elkaar samenwerken. Windows NT 4 en Windows 2000 is modulair opgebouwd en gebaseerd op componenten. Alle objecten in het besturingssysteem hebben interfaces waarmee andere objecten en processen interactie hebben om functionaliteit en diensten te verkrijgen. Deze componenten werken samen om specifieke taken van het besturingssysteem uit te voeren. Windows NT 4 en Windows 2000 is modulair opgebouwd uit twee belangrijke lagen: de gebruikersmodus en de kernelmodus. In een eenvoudige voorstelling ziet de architectuur er als volgt uit:

•

De user mode of gebruikersmodus is een ondersteuningslaag voor toepassingen. Alle toepassingen en services worden geïnstalleerd in de laag van de gebruikersmodus.

•

De kernelmodus van Windows NT 4 en Windows 2000 is de laag die toegang heeft en geeft tot de systeemgegevens en de hardware. Hier wordt telkens de architectuur beschreven van de beide besturingssystemen. Inwendig verschilt er bitter weinig. Als iets heel specifiek is voor Windows 2000 en nog niet voorzien was in Windows NT 4, wordt dit expliciet vermeld.

VVKSO



7.6

De kernelmodus

Deze laag verleent toegang tot de hardware en de systeemgegevens en bestaat uit verschillende delen zoals hieronder in de figuur te zien is. Deze delen hebben stuk voor stuk hun eigen functie en taak binnen het besturingssysteem.

7.6.1

De Hardware Abstraction Layer (HAL)

De Hardware Abstraction Layer of HAL verbergt de details van de hardware-interface voor de andere services en componenten. Deze laag zorgt er voor dat je het operating systeem kunt aankopen zonder de echte specificaties van je computer te vermelden zoals type processor en snelheid, harde schijf, randapparaten. Het is dus een abstractielaag boven de eigenlijke hardware. In deze module wordt naar het besturingssysteem toe een algemene computerarchitectuur gesimuleerd met componenten als I/O-bussen, Interrupt- en DMA-controllers, Timers,… Deze algemene architectuur wordt in de HAL vertaald (via machinetaal-routines) naar de specifieke hardware waarop het besturingssysteem draait. HAL laat toe dat één uitvoerende functie op meerdere hardwareconfiguraties kan uitgevoerd worden en een zelfde resultaat geeft.

7.6.2

De (Micro)Kernel

Dit is de kern van het besturingssysteem. Sommigen beschouwen dit als het besturingssysteem en de rest als diensten of services. Typische functies van de kernel zijn interrupt-behandeling, multitasking, threadsheduling, synchronisatie-mechanismen, multiprocessorbeheer, tijdsbeheer. Deze kernel is preëmptief. Dit betekent dat threads kunnen worden onderbroken of opnieuw gepland. Zoals beschreven in 7.11 doet de Kernel de verwerking van de verschillende taken.

7.6.3

Device Drivers

Dit onderdeel vertaalt de oproepen van de stuurprogramma’s naar de routines die met de hardware werken.

VVKSO



7.6.4

De Executive

Bovenop de kernel draait de Executive. Executive is de verzamelnaam voor alle uitvoerbare diensten en bevat veel van de I/O-routines in het besturingssysteem.

Dit is het grootste gedeelte van het besturingssysteem en biedt aan toepassingen die in de gebruikersmodus draaien de diensten van het besturingssysteem. Dit blok bestaat uit een aantal verschillende modules die onafhankelijk van elkaar werken en diensten verlenen aan de user mode of gebruikersmodus en aan elkaar.

•

I/O-manager

Beheert alle invoer en uitvoer van en naar de apparaten en stuurprogramma’s. Dit blok vertaalt de I/O-aanvragen van andere modules naar oproepen van de relevante stuurorganen en eventuele tussenliggende software-componenten, zoals bestandsbeheersytemen. Door het gebruik van de I/O-manager wordt alle invoer en uitvoeropdrachten op een gelijkaardige manier benaderd vanuit toepassingen. Deze I/O-manager bevat in het bijzonder de volgende diensten:

VVKSO

o

File System: vertaalt verzoeken van bestandsbeheersystemen in apparaatspecifieke oproepen.

o

Device Drivers: beheert de stuurprogramma’s die direct toegang hebben tot de hardware.

o

Cache Manager: is begraven in de I/O-managercode en beheert de uitvoering van I/O door het lezen van de harde schijf en schrijf- en leesverzoeken in cache op te slaan. Tevens behandelt de Cache Manager offlineof achtergrondschrijfopdrachten naar de hardware.



•

Plug and Play Manager

Dit onderdeel is nieuw in Windows 2000. Het zorgt voor de Plug and Play-diensten en communiceert met de verschillende stuurprogramma’s over de configuratie en diensten die betrekking hebben op de hardware.

•

Power manager

Dit onderdeel controleert het energiebeheer in het systeem. Het werkt met de verschillende API’s van het energiebeheer en bestuurt de gebeurtenissen die betrekking hebben op verzoeken op het gebied van energiebeheer.

•

Memory manager of Virtual Memory Manager (VMM)

De VMM beheert het virtueel geheugen en voorziet per proces een afzonderlijke virtuele geheugenruimte. De VMM beschermt deze ruimte om de integriteit van het systeem te handhaven. VMM controleert ook de verzoeken voor toegang tot de harde schijf voor virtueel RAM aan de hand van paging.

•

Process Manager

Hier worden de verschillende processen en threads (die door systeemdiensten en toepassingen worden geproduceerd) gecreëerd en beheerd: elk proces heeft zijn eigen bronnen als geheugensegmenten, threads, security-ID, …. De procesmanager maakt hierbij vooral gebruik van routines uit de kernel. Dit wordt ook beschreven in 7.11

•

Interprocess Communication Manager (IPC)

Dit is een mechanisme om berichten en gegevens uit te wisselen tussen verschillende processen en subsystemen van het besturingssysteem. Dit onderdeel speelt een rol op veel plaatsen in het besturingssysteem en is voornamelijk verantwoordelijk voor communicatie tussen client- en serverprocessen. IPC bestaat uit LPC en RPC. De voorziening Local Procedure Call (LPC) beheert de communicatie tussen client- en serverprocessen op dezelfde computer. Er bestaat ook een gelijkaardige service die communicatie toelaat tussen processen op verschillende computers (over een netwerk). In dat geval wordt er gesproken van Remote Procedure Call Facility (RPC) zoals gebruikt door de DCOM-technologie. In Windows 2000 werd RPC beter en verder uitgebouwd dan in Windows NT4.

•

Object-Manager

Intern werkt dit besturingssysteem met ‘objecten’ die dingen voorstellen als threads, bestanden, processen, geheugensegmenten,… De object manager is verantwoordelijk voor het creëren, beheren en verwijderen van deze objecten. Bovendien beheert deze ook de bronnen zoals het toegewezen geheugen.

•

Security Reference Monitor

Deze module voorziet in de toepassing en de controle van beveiligingsregels van de computer (niet het netwerk!). Alle toegang tot objecten van het besturingssysteem VVKSO



moet eerst via routines van de Security Reference Monitor gecontroleerd worden. Hier gebeurt ook eventuele auditing van deze toegang. In Windows NT 4 hebben we het hier duidelijk over de SAM-beveiligingsdatabase. De beveiliging in Windows 2000 heeft duidelijk betrekking op de Active Directory. Het vastleggen van de beveiligingsregels gebeurt overigens niet hier, maar wel in het ‘Local Security Authority Subsystem’ (op het schema aangeduid als het Security Subsystem) van de gebruikersmodus.

•

Window-Manager en Graphics Device Interface (GDI)

het stuurprogramma win32K.sys combineert de services van deze beide componenten en beheert het beeldschermsysteem.

VVKSO

o

Window Manager beheert specifiek de output van het beeldscherm en de weergave van het venster. Het beheert ook de I/O-gegevens van de muis en het toetsenbord.

o

GDI beheert het tekenen en bewerken van grafische voorstellingen op het scherm en werkt samen met componenten die deze objecten doorsturen naar printerobjecten en naar andere grafische apparaten.



7.7

De gebruikersmodus

De gebruikersmodus van Windows NT 4 en Windows 2000 is een ondersteuningslaag voor toepassingen van Microsoft en voor software van andere leveranciers. Software heeft geen directe toegang tot de hardware. als een toepassing dus om ruimte vraagt op de harde schijf, heeft deze geen toegang tot de hardware voor het verkrijgen van deze informatie. In plaats daarvan krijgt de toepassing toegang tot objecten van de gebruikersmodus. Deze praten op hun beurt met objecten van de kernelmodus die helemaal onderaan in de stack van het besturingssysteem overleggen met de HAL. Deze informatie komt dan weer helemaal omhoog naar de interface. De hoofdzaak is dat de functie in de code een retourwaarde krijgt en dat software-ontwikkelaars verder niet met de hardware hoeven te communiceren. De gebruikersmodus bestaat uit een aantal subsystemen voor de omgeving en integrale subsystemen. In dit deel van het besturingssysteem kunnen API’s en objectgeoriënteerde componenten van onafhankelijke softwareleveranciers worden opgeroepen.

7.7.1

Omgevingssubsystemen

Dankzij omgevingssubsystemen kunnen toepassingen worden gebruikt die voor verschillende besturingssystemen zijn geschreven. Deze subsystemen zijn ontworpen om de oproepen van toepassingen naar bepaalde API’s van een besturingssysteem te onderscheppen en om te zetten naar een formaat die door Windows NT 4 of Windows 2000 kan begrepen worden.

De omgezette oproepen naar API’s worden dan doorgegeven aan de juiste componenten van de onderliggende laag van Windows NT 4 of Windows 2000 dat de verzoeken moeten behandelen.

•

Win32: ondersteunt win32-toepassingen. Alle functionaliteit van I/O en GUItoepassingen wordt hier bestuurd. Dit subsysteem is ook verantwoordelijk voor 16bits Windows- en DOS-toepassingen. Bovenop dit subsysteem draait de ‘Virtual DOS Machine (VDM)’ en de Win16 Windows On Windows (WOW) als subsystemen voor de compatibiliteit met DOS- en Windows 3.x-toepassingen.

VVKSO



Dit subsysteem beheert de gehele gebruikersinterface (bureaublad, menu’s, controls) in samenwerking met de Windows Manager uit de kernel-mode executive.

•

OS/2: ondersteuning voor vooral Microsoft OS/2-toepassingen

•

POSIX: ondersteuning voor vooral UNIX-toepassingen.

De niet-Win32-subsystemen bieden alleen basisondersteuning voor verouderde niet Win32-toepassingen. Er is geen echte vraag naar een van deze subsystemen en ze worden enkel nog ondersteund om eenvoudige hulpprogramma’s te draaien die rechtstreekse POSIX- en OS/2-functieaanroepen doen, meestal in de programmeertaal C.

7.8

Integrale subsystemen

De integrale subsystemen worden gebruikt om bepaalde kritieke besturingssysteemfuncties uit te voeren.

•

Beveiligingssubsysteem. Voert de diensten uit voor gebruikersrechten en toegangscontrole voor alle netwerkobjecten en objecten uit het besturingssysteem. Het behandelt ook het aanmeldproces en start het ‘Log-on’-verificatieproces.

•

Server service maakt van Windows NT 4 en Windows 2000 een netwerkbesturingssysteem. Alle netwerkdiensten vinden hier hun oorsprong.

•

Werkstation Service heeft hetzelfde doel als de server service. Het is meer georiënteerd op gebruikerstoegang van het netwerk.

De Service Control Manager is verantwoordelijk voor het laden, beheren en ontladen van deze subsystemen en systeemcomponenten als diensten en stuurprogramma’s.

VVKSO



7.9

Alle componenten samen

Samengevat kun je nog eens alle componenten zien staan in de onderstaande tekening. Van deze figuur vind je in de vakliteratuur heel veel versies.

7.10

Architectuur van Windows NT 4

In het bovenstaande wordt telkens gesproken over de architectuur van Windows 2000. Deze is echter niet veel anders dan de architectuur van Windows 2000 zoals hieronder te zien is.

VVKSO



7.10.1

Labo 27: Architectuur van het gebruikte besturingssysteem

Het is niet noodzakelijk om al deze componenten tot in alle details te kennen. De globale werking met een duiding van bepaalde fouten bij welke componenten is meer dan voldoende. Vul de onderstaande tabel in. component

Essentiële taak

Gebruikersmodus Kernelmodus HAL Plug and Play manager LPC RPC IPC VVM I/O Manager Win32-subsysteem Security subsysteem Executive Microkernel Process Manager Power Manager

7.11 •

Verwerken van een instructie of een proces

Multitasking

In een besturingssysteem dat multitasking ondersteunt, lijkt het net of verschillende toepassingen en processen allemaal tegelijk de aandacht van de microprocessor opeisen. Windows NT 4 en Windows 2000 is een systeem dat multitasking ondersteunt en waar threads in een wachtrij worden gezet, prioriteiten toegekend krijgen en worden afgeleverd aan de CPU op basis van het aantal cycli dat de CPU ter beschikking stelt. Windows NT 4 en Windows 2000 geeft een prioriteitsniveau aan voor de verschillende processen die door het besturingssysteem worden uitgevoerd. Er 32 niveaus met aanduidingen van 0 tot 31. VVKSO



De hogere getallen worden uitgevoerd met een zwaarder beroep op de (multi)processor. De processen met prioriteiten van 0 tot 15 zijn toegekend aan de processen uit de gebruikersmodus. De processen uit de kernelmodus krijgen de hoogste prioriteiten tussen 16 en 31.

De kernel heeft de mogelijkheid om deze prioriteit dynamisch te verhogen of te verlagen naargelang de threadactiviteit. Een activiteit kan bijvoorbeeld verhoogd worden in prioriteit voor zo iets als een belangrijke I/O-activiteit voor de gebruiker. Dit heet time-slicing. Het komt er eigenlijk op neer dat de CPU-cycli worden verdeeld en tegelijkertijd aan veel threads beschikbaar gesteld via een proces dat context switching genoemd wordt. •

Multithreading

Windows NT 4 en Windows 2000 biedt diensten waarmee twee of meer toepassingen gelijktijdig op één of meer processoren kunnen worden uitgevoerd. Om deze functies te kunnen gebruiken heeft het besturingssysteem de mogelijkheid om processen onder te verdelen en meerdere threads gelijktijdig uit te voeren. Dit is multithreading. Via multitasking kan de CPU om beurten een stuk processortijd toebedelen aan threads zonder dat één enkele toepassing beslag legt op alle CPU-tijd. Aangezien elk programma de aandacht van de microprocessor voor ten hoogste een paar cycli nodig heeft, wordt de opdracht in kleinere taken onderverdeeld, uitvoeringsthreads genoemd. Hiervan kan de uitvoering nauwkeuriger gepland worden. Een uitvoerbaar programma start een proces dat één of meerdere threads omvat. Aangezien dat Windows NT 4 en Windows 2000 meerdere threads gelijktijdig kan uitvoeren, wordt de CPU efficiënter gebruikt.

VVKSO



•

Preëmptieve multithreading

Het is de kernel van het besturingssysteem die bepaalt of de uitvoering van een thread wordt onderbroken en plaats moet ruimen voor de volgende thread. In een besturingssysteem waar tussen de contexten wordt geschakeld, wordt een thread door de CPU uitgevoerd totdat de thread zichzelf beëindigt of door het besturingssysteem wordt onderbroken. Als een thread niet alle vereiste instructies of gegevens heeft, wordt de uitvoering tijdelijk onderbroken totdat deze beschikbaar worden gesteld. Na een aantal vooraf ingestelde cycli stopt het systeem met de uitvoering van de thread en slaat de context op in het geheugen. Dit aantal cycli is niet steeds hetzelfde, maar is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de werklast van de CPU en de prioriteit van het proces. Aangezien het besturingssysteem veel threads moet volgen die terzelfdertijd worden uitgevoerd, maakt dit gebruik van een systeem om bij te houden bij welk proces welke thread hoort. Aan elke thread wordt een client-ID toegekend die de thread eenduidig identificeert. Threads hebben twee delen gereserveerd voor zich in het geheugen. Eén voor de uitvoering in de gebruikersmodus en één voor uitvoering in de kernelmodus. Hierin worden de nodige gegevens opgeslagen zodat er geen extra I/O-opdrachten door de CPU nodig zijn voor de uitvoering van de thread. De Virtual Memory Manager (VMM) beheert een wisselbestand op schijf en haalt stukjes programma uit het geheugen en zet er andere stukken neer (paging). Virtueel geheugen helpt bij het voorkomen dat een bepaald proces de geheugenruimte die eigenlijk voor een ander proces voorzien was, kan in beslag nemen.

VVKSO



•

multiprocessing

Windows NT 4 en Windows 2000 kan terzelfdertijd op twee of meer processoren worden uitgevoerd. In een asymmetrisch multiprocessorsysteem is het zo dat één proces naar één enkele processor gestuurd wordt en op die processor uitgevoerd wordt totdat die voltooid is. Dit is weinig efficiënt aangezien processen regelmatig op gegevens moeten wachten want I/O is steeds trager dan de verwerking van de processor. Windows NT 4 en Windows 2000 draait op symmetrische multiprocessor systemen (SMP). In een SMP-systeem worden de processen en de threads waaruit deze bestaan naar een willekeurige processor gestuurd waarbij de uitvoeringswachtrij wordt aangepast aan de werklast wat een vorm is van multitasking via processoren. Sommige processen, zoals de processen in de kernelmodus, worden altijd uitgevoerd op de eerst beschikbare CPU. Daarentegen neigen de processen uit de gebruikersmodus ertoe over de verschillende processoren te worden verdeeld. Schematisch ziet een volledige procesverwerking er als volgt uit:

VVKSO



7.11.1

Labo 28: Het bekijken van processen en threads

Start het Taakbeheer van Windows 2000 door met de rechtermuisknop op de taakblak te klikken. In het snelmenu kies je dan Taakbeheer … Je kiest het tabblad Prestaties en je analyseert daar de gegevens over over threads en processen.

Je kiest nu het tabblad processen en je voegt de nodige kolommen toe via de menu-optie Beeld, Kolommen selecteren.

VVKSO



Analyseer de bekomen gegevens. Een programma is steeds te vergelijken met een toepassing zoals Kladblok of Freecell. Een proces kan afkomstig zijn van een programma, maar ook van een serverdienst of een subsysteem.

Sluit het Taakbeheer en open deze opnieuw via het menu dat je bekomt als je CtrlAlt-Del drukt.

Start een spelletje of een andere toepassing. Zoek het proces, verhoog de prioriteit van dit spelletje door het klikken op het proces en dit te kiezen in het snelmenu.

Sluit nu het proces of door het snelmenu. VVKSO



Inhoud De kenmerken en de architectuur van Windows

Recommend Documents