Microsoft полностью перепишет часть Windows на своем новом языке программирования
Проект Verona
Корпорация Microsoft разрабатывает новый язык программирования, который ориентирован на создание приложений, не подверженных наиболее распространенным проблемам безопасности, пишет Zdnet.
Новый язык базируется на набирающем популярность Rust, развитием которого занимается компания Mozilla, разработчик известного браузера Firefox. Проект получил название Verona и, по данным издания, ключевое его отличие от Rust заключается в применении модели владения на основе групп объектов, а не единичных объектов. Ожидается, что исходные тексты текущих наработок в его рамках будут открыты под свободной лицензией Apache 2.0. Репозиторий проекта уже появился на принадлежащей Microsoft c 2018 г. платформе Github, но пока пуст.
Как отмечает Zdnet, Microsoft также может переписать некоторые низкоуровневые компоненты Windows 10 с использованием модифицированного Rust, чтобы исключить потенциальные проблемы, возникающие при применении языков C и C++.
Как смена языка поможет повысить безопасность
Языки C и C++ в течение десятилетий повсеместно используются в качестве инструмента разработки системного ПО и возлагают на программиста задачу управления оперативной памятью, что неизбежно приводит к возникновению ошибок, таких как обращение к участку памяти после его освобождения или, например, выход за границы буфера. По словам Мэтта Миллера (Matt Miller), специалиста Microsoft по безопасности, около 70% всех уязвимостей, обнаруженных в программных продуктах корпорации за последние 12 лет, связанны с ошибками управления памятью.
В языке Rust (как, видимо, и в Verona), в отличие от C и C++, реализован механизм автоматического управления памятью на основе принципа «владения», который избавляет программиста от необходимости вручную манипулировать памятью, тем самым снижая вероятность возникновения ошибок. Стоит также отметить, что в угоду производительности в Rust не используется так называемый сборщик мусора (Garbage Collector, GC), в задачи которого входит автоматическое удаление из памяти объектов, которые более не востребованы программой.
Эксперименты Microsoft с Rust
Zdnet пишет, что Microsoft начала экспериментировать с Rust летом 2019 г. Сообщалось, что компания собирается переписать некоторые из своих продуктов с использованием этого языка программирования.
В начале ноября 2019 г. Адам Берч (Adam Burch), программист из команды разработчиков Hyper-V (системы аппаратной виртуализации для x64-систем на основе гипервизора), написал в корпоративном блоге о том, что ему поручили переписать на Rust некий низкоуровневый компонент Windows, назвать который он пока не может. По его словам, несмотря на незавершенность проекта, опыт применения Rust оказался в целом позитивным. Он также отметил, что кодовую базу новых компонентов и уже существующих, но с «чистыми интерфейсами», перевести на Rust не составит большого труда. Кроме того, Берч посетовал на отсутствие некоторых возможностей в языке по сравнению с привычным ему C, но выразил уверенность в том, что Microsoft сможет посодействовать их добавлению.
Несколько слов о Rust
Rust появился в 2006 г. как личный проекта Грейдона Хоара (Graydon Hoare), сотрудника Mozilla. В 2009 г. Mozilla начала спонсировать разработку Rust для собственных нужд, а также расширила команду для дальнейшего развития языка.
Интерес Mozilla к Rust был вызван наличием огромного числа критических уязвимостей в разрабатываемом компанией браузером Firefox, в реализации которого присутствовало свыше 4 млн строк на языке C++. Rust был создан с учетом требований безопасности и параллелизма, что сделало его подходящим выбором для переписывания многих компонентов Firefox в рамках проекта Quantum по полной переработке архитектуры браузера. Кроме того, Mozilla использовала Rust для разработки Servo, движка рендеринга HTML, который должен был заменить действующий движок рендеринга Firefox.
Помимо Mozilla и Microsoft в своих проектах Rust применяют Google, Facebook, Amazon, Dropbox, Fastly, Baidu.
В августе 2019 г. в рамках саммита по технологиям с открытым исходным кодом (Open Source Technology Summit) Джош Триплетт (Josh Triplett), ведущий инженер Intel, рассказал о том, что его компания заинтересована в том, чтобы в ближайшем будущем Rust достиг «паритета» с доминирующим в области системной и низкоуровневой разработки языком C.
В том же месяце Грег Кроа-Хартман (Greg Kroah-Hartman), один из ключевых разработчиков ядра Linux, заявил, что не станет препятствовать включению в ядро фреймворка для написания драйверов на языке Rust.
Какой язык программирования учить прямо сейчас: 9 самых востребованных
Самые востребованные языки программирования
Язык программирования — это набор лексических, синтаксических и семантических правил, которые придумали люди, чтобы создавать программы. Изучить язык до начального уровня можно за 6–10 месяцев, но если ошибиться с выбором, язык может устареть, а вы потеряете время и деньги.
Чтобы отслеживать востребованность языков программирования, компании составляют специальные рейтинги. Преподаватель онлайн-школы цифрового творчества и программирования для детей «Кодабра» Николай Ведерников выбрал языки, которые занимают высокие места в рейтингах TIOBE и IEEE. В первый рейтинг попадают языки, на которых написано больше всего строк кода, для второго используют чуть больше критериев. Например, популярность на сайтах для поиска работы, упоминания в сервисах для программистов и соцсетях.
Самые востребованные языки программирования:
Стоит ли учиться программированию на C
C — один из самых старых и популярных языков программирования. Он «легкий» и быстрый, поэтому его используют там, где нужна высокая производительность. Например, для создания драйверов, операционных систем или ПО для микроконтроллеров. При этом C сложно изучить — многое приходится писать с нуля. Если сравнивать языки программирования с автомобилями, то C — гоночный болид, неудобный на городских дорогах, но очень быстрый.
Где используют. С помощью С создают драйвера, пишут ядра операционных систем, а также пишут библиотеки для Python и других языков.
Сколько платят программисту. В Москве разработчик на C получает в среднем от 100 тыс. до 250 тыс. руб. В других городах зарплаты меньше — от 50 тыс. до 200 тыс. руб.
Зачем изучать обычным людям. С — это не тот язык, на котором можно легко написать приложение для смартфона или программу для умного дома. Но с него можно начать изучение языков программирования. Учиться непросто, но если справитесь, поймете принцип действия почти всех остальных языков.
Стоит ли учиться программировать на Java
Java — кроссплатформенный язык с большим количеством библиотек и большим сообществом разработчиков. Кроссплатформенность — это возможность написать программу один раз и сразу пользоваться ей на нескольких операционных системах: Windows, Linux и MacOS. Благодаря библиотекам Java подойдет практически для всего: работы с графикой, звуком, создания небольших игр. А в большом сообществе начинающий разработчик легко найдет готовые куски кода для разных задач и ответы почти на любые вопросы.
Программисты пользуются библиотеками, чтобы создавать программы быстрее. Библиотека — это набор готовых программ, объектов и функций для решения типовых задач.
Где используют. Java — это язык для всего. На нем пишут мобильные приложения для Android, программы для микроволновых печей и серверы. Для разработки мобильных приложений сейчас все активнее используют язык Kotlin. Но на Java уже написали очень много приложений, которые придется обслуживать и обновлять.
Сколько платят программисту. Зарплаты Java-разработчиков не сильно отличаются от обычных зарплат программистов — от 100 тыс. до 250 тыс. руб. в Москве.
Стоит ли учиться программировать на Python
Python — логичный и относительно простой язык с минималистичным синтаксисом. У него небольшой набор основных правил, язык легко читать и писать на нем не сложно. Разработчики написали для Python множество библиотек, поэтому вы можете использовать готовые решения в своих проектах. Главный минус Python — его невысокая скорость. Программы на нем будут работать в среднем медленнее, чем на других языках.
Где используют. Чаще всего на Python создают серверы, обрабатывают данные и разрабатывают нейронные сети. После изучения Python можно работать бэкенд-разработчиком или разработчиком в сфере data science. С помощью Python можно «прикрутить» неочевидные функции к программам — это его главное удобство. Например, создать нейронную сеть для определения степени поражения легких, а заодно в этой же программе сделать просмотр снимков КТ.
Сколько платят программисту. Разработчик в крупной компании в Москве, знающий Python, зарабатывает от 100 тыс. до 250 тыс. руб. При этом спрос на разработчиков в сфере data science растет, поэтому можно рассчитывать даже на более высокую оплату.
Зачем изучать. С помощью Python можно создать бота для мессенджеров или социальных сетей. Или написать программу для парсинга — поиска и переноса информации с разных сайтов в один документ. Такая программа пригодится дизайнерам и журналистам.
Стоит ли учиться программировать на C++
С++ — кроссплатформенный язык семейства C с расширенными функциями.
Огромное количество программистов пишут на нем код, делятся библиотеками и шаблонами, отвечают на вопросы новичков.
Где используют. Чаще всего на С++ создают операционные системы, драйверы и утилиты. Делают популярные десктопные приложения серий Adobe и Office. Из-за высокой скорости и производительности C++ используют для разработки компьютерных игр. Например, на нем написан популярный движок Unreal Engine.
Сколько платят программисту. В регионах разработчик на C++ зарабатывает от 50 тыс. до 150 тыс. руб., в Москве — от 100 тыс. до 250 тыс. руб. Зарплата зависит не только от города, но и от сферы — в геймдеве можно заработать больше, чем в разработке системных приложений.
Зачем изучать. C++ плохо подходит для решения простых «домашних» задач, но с него можно начать обучение языкам, чтобы понять их структуру и принципы. Если решили изучать, запаситесь терпением — с С++ в полной мере работает принцип «тяжело в учении — легко в бою».
Стоит ли учиться программировать на C#
C# (си-шарп) — язык, изначально придуманный компанией Microsoft, чтобы создавать приложения под Windows. Это объектно-ориентированный язык — его сложнее изучать, но проще использовать, например, меньше писать одинаковый код. С помощью С# можно работать с платформой WPF, которая помогает создавать «красивые» оконные приложения. Например, последние версии MS Office.
Где используют. Чаще всего на C# пишут приложения для Windows и создают компьютерные игры. Например, на C# работает популярный движок Unity. Кроме того, на нем можно разрабатывать системные приложения и создавать библиотеки для С++.
Сколько платят программисту. В регионах разработчики на С# получают от 35 тыс. до 130 тыс. руб., в Москве — от 100 тыс. до 250 тыс. руб.
Зачем изучать. С помощью C# можно создать оконное приложение для Windows, например, калькулятор или небольшую игру. Но изучать его сложнее, чем языки для создания мобильных приложений.
Стоит ли учиться программировать на JavaScript
JavaScript — быстрый кроссплатформенный язык для веб-разработки. С помощью кода на JavaScript разработчик «говорит» странице, как она будет реагировать на действия пользователя. С помощью JS можно показывать пользователю информацию без перезагрузки страницы — так работают выпадающие меню, всплывающие окна, оконные клавиатуры.
При этом у JavaScript есть свои ограничения — он позволяет допускать ошибки, которые затем сложно обнаружить. Поэтому его редко используют для создания сложного программного обеспечения, например, ПО серверов.
Где используют. JS постоянно используют для веб-разработки. На нем удобно создавать мобильные и десктопные приложения, которые будут работать через браузер. Например, Notion, Discord, Visual Studio Code.
Сколько платят программисту. Разработчик на JavaScript в Москве зарабатывает от 140 тыс. до 300 тыс. руб.
Зачем изучать. С помощью JS можно создать простой сайт или модуль для него, работающий с запросами клиента. Например, онлайн-калькулятор.
Стоит ли учиться программировать на PHP
PHP — используют в веб-разработке для создания программ, которые работают на сервере и помогают обрабатывать запросы клиентов. PHP постепенно теряет популярность, потому что серверы можно создавать с помощью других языков. Но на PHP до сих пор работают многие ранее созданные сайты, например, «ВКонтакте».
Где используют. С помощью PHP создают программы, которые работают на сервере и помогают отправлять почту с сайта, взаимодействовать с базами данным. PHP облегчает работу интернет-магазинов — можно не создавать 1 тыс. одинаковых страниц, а генерировать их автоматически из базы данных по запросу клиента.
Сколько платят программисту. В регионах PHP-разработчик получает от 50 тыс. до 120 тыс. руб., в московских компаниях — от 80 тыс. до 220 тыс. руб.
Зачем изучать. Со знанием PHP легко начать карьеру разработчика. Такой разработчик сможет найти работу, даже если у него мало опыта.
Стоит ли учиться программировать на R
R — это язык для обработки данных, статистики и машинного обучения. R постоянно конкурирует с Python, его чаще используют в научных исследованиях.
R — бесплатный, у него большие возможности для обработки данных и необычный синтаксис, более понятный математикам, от этого популярный в академической среде.
Где используют. Чаще всего с помощью R обрабатывают данные в научных исследованиях. На нем создают нейронные сети.
Сколько платят программисту. Разработчики и дата-аналитики, использующие R, зарабатывают от 100 тыс. до 200 тыс. руб. Точная сумма зависит от типа компаний — иногда в научных проектах, получающих международные гранты, можно заработать больше.
Зачем изучать обычным людям. Не стоит.
Стоит ли учиться программировать на Arduino
Arduino — это упрощенный диалект C++, на котором пишут только программы для контроллеров Arduino. Но вот эти контроллеры используют почти везде — от устройств для автоматического полива до полноценных систем «умный дом» и разнообразных роботов.
Arduino существует только в связке с контроллерами, поэтому его не всегда считают полноценным языком. Чтобы на нем работать, нужно купить специальную плату, соединить с компьютером и с помощью специального ПО писать для контроллера программу. Зато можно написать программу, поставить контроллер в нужное устройство и сразу проверить, насколько хорошо она работает.
Где используют. Специалисты, знающие Arduino, могут работать инженерами-электронщиками и разработчиками ПО для микроконтроллеров. Иногда — в школах роботехники.
Сколько платят программисту. В Москве инженеры-электронщики зарабатывают от 50 тыс. до 120 тыс. руб., преподаватели — от 30 тыс. до 100 тыс. руб.
Зачем изучать. Arduino удобен именно для решения простых бытовых задач. Его легко использовать дома и на даче — создавать системы полива, вентиляторы, охранные системы, системы для аквариумов. С Arduino можно развивать логическое мышление детей — с ним легко понять принцип работы технических устройств.
Какие языки теряют актуальность
Сомнительная идея изучать Perl в 2021 году, — считает ИТ-предприниматель и идейный вдохновитель школы программирования для детей CODDY Оксана Селендеева. Perl — язык программирования для системного администрирования, веб-разработки, игр. У Perl-разработчиков довольно высокая зарплата — 150 тыс. ₽ в месяц, но начиная с 2017 года вакансий для таких разработчиков почти нет. Лучше обратить внимание на Python. На нем выполняют те же задачи, но язык в 2021 году намного более востребован в ИТ-сфере.
Теряют актуальность и другие языки: Fortran, Objective-C, Haskell, Visual Basic.
По версии Stack Overflow, самые «страшные» языки в 2020 году — VBA, Objective-C, Perl, Assembly, C. «Страшные» означают, что большинство разработчиков, которые сейчас пишут код на этих языках программирования, не планируют продолжать с ними работать.
Общие тренды ИТ-сферы вне зависимости от языков программирования
Код становится более читабельным. В последние годы разрабатывают все больше приложений, в том числе для мобильных устройств. Приложения становятся все сложнее по архитектуре, их нужно постоянно обновлять и обслуживать — важно, чтобы код можно было легко прочитать и понять. Приложение может жить десять лет. За это время сменится несколько разработчиков, которым нужно будет понимать код, написанный другими. Поэтому важно, чтобы программы не только решали свои задачи, но и были аккуратно, понятно написаны.
Растет популярность мобильной разработки и машинного обучения. Мобильная разработка стала привычным делом за несколько лет. Многие компании запускают только мобильные приложения, не думая об их браузерных и десктопных версиях. Из-за этого сильнее разрабатывают стандарты мобильной разработки. С одной стороны, это усложняет работу, с другой — сообществу выгодно обучить новичков этим стандартам.
Машинное обучение из диковинки становится неотъемлемой частью жизни — предсказывание и обработка данных слишком часто помогают в обычных ситуациях. Становится больше приложений по распознаванию лиц и обработке голосовых сообщений в текст.
Нужно писать код для всех платформ. Платформ становится все больше — в этом году Apple оснастила свои ноутбуки ARM-процессорами, которые раньше использовала только для смартфонов и планшетов. Поэтому разработчики должны учитывать все существующие технические возможности и писать приложения так, чтобы они работали везде.
Работодатели хотят посмотреть портфолио на GitHub. Если раньше при найме сотрудника работодатели смотрели приложения, к которым программист приложил руку, то теперь даже непрофессионалы все чаще хотят увидеть код. На Гитхабе можно посмотреть все проекты разработчика, увидеть, как он думает и пишет, как развивался и рос.
Программирование молодеет. Дети и подростки изучают программирование на онлайн-курсах или самостоятельно. Из-за этого уже в 13–15 лет они могут писать приложения, выкладывать их в Appstore или GooglePlay и даже зарабатывать деньги. Некоторые из них так начинают карьеру разработчика и конкурируют с выпускниками вузов и более старшими коллегами.
Еще пять статей о программировании
В Telegram-канале «Списать не получится» мы еще больше рассказываем о трендах в образовании и о том, как учиться в течение всей жизни и делать это с удовольствием. Подписывайтесь!
Краткая история Windows и что у нее под капотом
Несколько дней назад в сеть просочился образ ранней версии Windows 11. Различные издательства провели тесты по производительности и пришли к неутешительному выводу: Windows 11 в среднем работает хуже, чем Windows 10. Но расстраиваться рано! Проблемы производительности могут быть связаны с «сыростью» слитого образа и нюансами совместимости с текущими программами. Так или иначе, 24 июня состоится официальная презентация нового поколения операционных систем Windows, которая, возможно, даст ответы на многие вопросы. Если сегодня у вас есть настроение для ностальгии, предлагаем вам окунуться в мир Windows: познакомиться с историей, как менялась ось и что у нее внутри.
История Windows
Первые продукты с названием «Windows» от Microsoft не были операционными системами. Это были графические среды для MS-DOS. На фоне успеха, в том числе и коммерческого, пользовательского интерфейса на Apple Lisa, компания решила реализовать графический интерфейс на IBM PC с MS-DOS. В отличии от относительно дешевых IBM PC, Apple Lisa стоили дорого (почти 10 тысяч долларов), и немногие покупатели могли позволить купить их. Microsoft решила занять нишу дешевых компьютеров с графическим интерфейсом. При этом низкая стоимость достигалась экономией на комплектующих и более низкая производительность, по сравнению с Lisa, избежать не получилось. Так, в 1985, 1987 и в 1990 выходят первые три версии Windows — 1.0, 2.0 и 3.0. Причем за первые шесть месяцев после релиза Windows 3.0 было продано более 1 миллиона экземпляров. Дальнейшее развитие Windows можно разделить на два направления — Windows на базе MS-DOS и Windows на базе NT.
Windows 9x
Windows на базе MS-DOS или Windows 9x не были первыми ОС от Microsoft, но они продолжали «старые традиции» и были построены на основе 16-битного кода MS-DOS. В августе 1995 года была выпущена Windows 95 — первая система семейства Windows 9x. Она уже была полноценной операционной системой с соответствующими возможностями. Однако у системы были проблемы с безопасностью (например, не было «администратора») и с изоляцией приложений. Зависание 16-битного приложения приводило к блокировке всей системы. Проблемы со стабильностью достались и Windows 98 и Windows ME, которые отличались от выпуска 95 года рядом небольших обновлений.
Windows NT
В целом, к концу 80-х годов в Microsoft появилось понимание о необходимости разработки операционной системы не на базе MS-DOS. Параллельно с разработкой софта, связанного с MS-DOS, Microsoft наняла команду инженеров из компании DEC для разработки новой 32-битной операционной системы. Главой группы стал Дэйв Катлер — один из главных разработчиков ОС VMS. Новая система была названа NT — от сокращения New Technology. Основной упор при разработке NT делался на безопасность и надежность системы, а также на совместимость с Windows на MS-DOS. Так получилось, что опыт при разработке VMS повлиял на NT и сходство между ними стало причиной спора между DEC и Microsoft. По итогу спор был решен во внесудебном порядке.
Первая система Windows называлась Windows NT 3.1 и была выпущена в 1993 году. Это была первая ОС от Microsoft. Индекс 3.1 был выбран для соответствия Windows 3.1 на MS-DOS. Эта версия не имела особого успеха. Для NT требовалось больше памяти, 32-разрядных приложений на рынке было мало, возникали проблемы с совместимостью драйвером. Достичь поставленных целей смогли в NT 3.5. А первым серьезным обновлением для NT стала версия 4.0 в 96 году. Теперь эта система была мощна, надежна и безопасна, а также обеспечивала тот же интерфейс, что и Windows 95 (которая к тому моменту была чрезвычайно популярной).
В 2000 году вышла новая версия Windows — Windows 2000. Она развивала идеи, заложенные в системы NT. Был добавлена технология Plug-and-Play, управление электропитанием и улучшен интерфейс пользователя.
Успех Windows 2000 задал вектор развития для следующего поколения — Windows XP. В «хрюшке» Microsoft улучшила совместимость, интерфейс стал более дружелюбным. Стратегия Microsoft завоевывать аудиторию уже знакомыми системами дала плоды — за несколько лет Windows XP была установлена на сотнях миллионах ПК. Эпоха MS-DOS подошла к концу.
Следующий проект Microsoft пал жертвой собственных амбиций. Через пять лет после Windows XP, в 2006 году на свет вышла Windows Vista. В ней был переделан графический интерфейс, переработаны и добавлены функциональные возможности в плане безопасности. Была улучшена производительность, надежность.
Первоначальные планы Microsoft по поводу Vista были настолько обширны, что через несколько лет после начала разработки проект пришлось сильно ограничить. Vista включала в себе 70 миллионов строк кода, часть которого составлял «причесанный» код XP. Неудача Vista отчасти с тем, что она вышла не в то время. На 2006 год пришелся бум недорогих компьютеров, которые не могли обеспечить достаточную для Vista производительность.
Проблемы Vista были учтены при разработке Windows 7. Microsoft уделила большее внимание тестированию и производительности новой системы. Windows 7 быстро вытеснила Vista, а затем и XP, став самой популярной версией Windows до появления Windows 10 (сейчас Windows 7 на втором месте по популярности).
Бум смартфонов в начале 2010-х подтолкнул Microsoft к созданию операционной системы, которую можно было бы развернуть на разных устройствах: на телефонах, планшетах, приставках и т. д. В результате этой работы мир узрел Windows 8. «Восьмерка» построена на модульном подходе MinWin для получения небольшого ядра ОС, которое можно было бы расширить на линейку других типов устройств. Но аудитория встретила холодно такой подход. Многие люди критиковали «смартфоноподобный» интерфейс на ПК, отсутствие кнопки пуск. Для решения многих проблем Microsoft выпустила обновление под названием Windows 8.1, которая, помимо исправления имеющихся ошибок, добавила новые функции.
И вот, к 2015 году Microsoft выпускает Windows 10. При разработке Microsoft продолжала развитие идеи единой системы для разных устройств. В «десятке» появилась голосовая помощница Кортана, вернули меню «Пуск», улучшена системная безопасность.
Технические аспекты
Чтобы осветить все технические аспекты и тонкости операционной системы Windows понадобится не менее 1000 страниц. Для особо любопытных советуем 7-е издание «Внутреннего устройства Windows« Марка Руссиновича, специалиста по внутреннему устройству Windows. Также можно почитать «Современные операционные системы« Эндрю Таненбаума и «Operating System Concepts«: в обеих книгах есть главы, посвященные Windows. Здесь же ограничимся рассмотрением инструментов взаимодействия приложений пользователя с операционной системой (Windows API) и архитектуры «оси».
Архитектура
Во многих многопользовательских операционных системах сама ОС отделяется от приложений. Код ядра ОС выполняется в привилегированном режиме процессора (режим ядра). Для него доступны системные данные и оборудование. В непривилегированном режиме (пользовательский режим) выполняется код приложений. Ему предоставляется ограниченный набор интерфейсов и ограниченный доступ к системным данным. Прямой доступ к оборудованию заблокирован. При вызове программой пользовательского режима системной функции процессор выполняет специальную команду, переключающую вызывающий поток (последовательность команд внутри процесса, планируемая Windows для исполнения) в режим ядра. Когда системная функция завершается, операционная система переключает контекст потока обратно в пользовательский режим и дает возможность вызывающей стороне продолжить работу.
Windows считается операционной системой с гибридным ядром. С одной стороны компоненты ядра Windows располагаются в вытесняемой памяти и взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений, как в микроядерных системах. С другой стороны ядро слишком велико (более 1 Мбайт), а большая часть кода ОС и кода драйверов устройств использует одно защищенное пространство памяти защищенного режима, что свойственно монолитным ОС. Это означает, что в теории любой компонент ОС или драйвер устройства может повредить данные, используемые другими системными компонентами. В Windows эта проблема решается за счет повышения качества и контроля происхождения сторонних драйверов через такие программы, как WHQL или KMCS. Одновременно применяются дополнительные технологии защиты ядра, такие как безопасность на базе виртуализации, функции Device Guard.
Рассмотрим ключевые системные компоненты, формирующие архитектуру системы. На рисунке ниже представлена упрощенная схема, на которой опущены некоторые элементы, например, сетевые компоненты и различные уровни драйверов. Первое, на что стоит обратить внимание — это линия, разделяющая части пользовательского режима и режима ядра. Как упоминалось выше, потоки пользовательского режима выполняются в закрытом адресном пространстве процессов. На время выполнения в режиме ядра они получают доступ к системному пространству. Таким образом, системные процессы, пользовательские процессы, процессы служб и подсистемы среды обладают собственным закрытыми адресными пространствами.
Упрощенная схема архитектуры Windows
Четыре базовых типа процессов пользовательского режима:
Компоненты режима ядра:
| Имя файла | Компоненты |
| Ntoskrnl.exe | Исполнительная система и ядро |
| Hal.dll | HAL |
| Win32k.sys | Часть подсистемы Windows режима ядра (GUI) |
| Hvix64.exe (Intel), Hvax64.exe (AMD) | Гипервизор |
| .sys в \SystemRoot\System32\Drivers | Основные файлы драйверов: DirectX, Volume Manager, TCP/IP и поддержка ACPI |
| Ntdll.dll | Внутренние вспомогательные функции и заглушки диспетчеризации системных сервисных функций |
| Kernel32.dll, Advapi32.dll, User32.dll, Gdi32.dll | Dll основных подсистем Windows |
Windows API
Windows API (Application Programming Interface) — это программный интерфейс пользовательского режима для Windows. До появления 64-разрядной версии операционной системы программный интерфейс 32-разрядных версий Windows назывался Win32 API в отличие от исходного 16-разрядного Windows API (программный интерфейс для исходных 16-разрядных версий Windows). На данный момент термин Windows API или Win32 API относят как к 32-разрядным, так и к 64-разрядным версиям.
В «доисторические времена» Windows API состоял только из функций в стиле C. Выбор языка C был обусловлен тем, что написанный на нем код также мог использоваться из других языков. Он являлся достаточно низкоуровневым для предоставления сервиса ОС. Но огромное количество функций в сочетании с недостаточной последовательностью выбора имен и отсутствием логических группировок (вроде пространств имен C++) привели к тому, что в некоторых новых API используется другой механизм — модель COM.
WinRT
В Windows 8 появился новый API и исполнительная среда поддержки Windows Runtime (WinRT). WinRT состоит из платформенных сервисов, предназначенных для разработчиков приложений Windows Apps (приложения Windows Apps подходят для устройств, начиная от миниатюрных IoT-устройств до телефонов, планшетов, десктопных систем, ноутбуков и даже Xbox One и Microsoft HoloLens).
.NET Framework
.NET Framework является частью Windows. Он состоит из двух основных компонентов: