Обзор операционной системы Windows XP

Здесь вы также можете указать размер и местоположение файла подкачки. Но Windows XP обычно сама прекрасно выбирает этот размер. Мы попытались вручную изменять его, но прироста производительности в синтетических или игровых тестах это не дало.

 
Быстрое переключение между пользователями

Такая функция доступна в XP Home Edition и Professional, если компьютер не входит в домен. Быстрое переключение позволяет пользователям одного компьютера быстро переключаться между учетными записями без завершения сеанса. Прекрасная функция, если вашим компьютером пользуется мама, папа и всякие сестры-братья, однако такое переключение колоссально (!) отъедает доступную память.

Если в систему вошло более одного пользователя, то настройки каждого пользователя, равно как и запущенные программы сохраняются в памяти при переключении к другому пользователю.

Windows XP автоматически отключает  быстрое переключение между пользователями, если компьютер оснащен 64 Мб памяти  или меньше. Для максимальной  производительности убедитесь, что  в одно время в систему заходит только один пользователь. Вы также можете отключить эту функцию, зайдите в Панель управления\Учетные записи пользователей (Control Panel\User Accounts) нажмите кнопку "Change the way users log on or off": и уберите галочку с пункта "Use Fast User Switching".

Автоматическое обновление

Вы всегда должны ставить на Windows последние исправления, версии DirectX, патчи совместимости и другие обновления (!). Но по умолчанию XP будет сама делать это за вас, разве что для этого потребуется запуск небольшой программы в фоне, которая будет проверять обновления.

Если вы сами следите за обновлениями, то можете сказать XP более вас по этому вопросу не беспокоить. Перейдите в закладку Автоматическое обновление (Automatic Updates) в Свойствах системы (System Properties). Здесь вы можете указать Windows определять и скачивать обновления автоматически, или сообщать вам об этом, или вообще отключить определение.

 

Восстановление системных файлов

Полезная функция, если ваш компьютер не используется исключительно для ресурсоемких задач типа игр. Так что лучше оставить ее включенной. При этом компьютер периодически создает слепки критичных системных файлов (файлы реестра, COM+ база данных, профили пользователей и т.д.) и сохраняет их как "точку отката". Если какое-либо приложение "снесет" вашу систему, или что-то важное будет испорчено, вы можете обратить компьютер в предыдущее состояние - в точку отката.

Точки отката автоматически создаются службой "Восстановления системы" (System Restore) при возникновении некоторых ситуаций типа установки нового приложения, обновления Windows, установки неподписанного драйвера и т.д. Вы можете и вручную создавать точки отката через интерфейс Восстановления системы (System Restore), который можно вызвать пройдя путь: Пуск\Программы\Стандартные\Служебные\Восстановление системы (Start\Programs\Accessories\System Tools\System Restore).

Восстановление системных файлов опирается на фоновую службу, которая минимально сказывается на быстродействии и записывает снимки, отнимающие часть дискового пространства. Вы можете вручную отвести максимальный объем дискового пространства для данной службы. Вы также можете полностью отключить службу для всех дисков.

Отключить можно пометив бокс "Turn off System Restore"

Поскольку служба восстановления системных файлов может влиять на результаты тестовых программ, ее обычно отключают перед тестированием, что нам и приходится часто делать.

Регулярно производите дефрагментацию. DOS и не-NT версии Windows мало заботились об оптимизации своих файловых систем. Когда вы устанавливаете и удаляете программы, то в различных областях дискового пространства создаются "дыры". В результате свободное место представляет собой не сплошной блок, оно разбросанно по всему диску. При заполнении свободного пространства файлы также оказываются разбросанными по нескольким секторам, что сильно снижает производительность – при обращении к файлу диску приходится читать не один последовательный участок, а несколько произвольно разбросанных.

В NT-версиях Windows, использующих файловую систему NTFS, применяются особые меры для сохранения целостности дискового пространства – но фрагментация все равно происходит. Поэтому вы должны регулярно дефрагментировать ваш жесткий диск, причем регулярность зависит от характера вашей деятельности на компьютере.

Если вы часто устанавливаете и удаляете программы, или вы постоянно создаете, перемещаете или удаляете файлы, то вы должны выполнять дефрагментацию раз в неделю. Если же вы долгое время используете одни и те же приложения, при этом вы не слишком часто перемещаете файлы, то вы можете увеличить промежуток между дефрагментациями до одного месяца.

Если вы достаточно часто выполняете дефрагментацию, то вы не заметите ощутимого прироста в производительности после дефрагментации. Это совершенно нормально. Если же прирост явно ощутим, то вы слишком долго не выполняли дефрагментацию

Снятие ненужных служб

В Windows XP фоновые программы снижают производительность пользовательских программ и игр. Поскольку для фоновых служб требуется память, то соответственно увеличиваются обращения к файлу подкачки, при этом процессор также не остается в стороне.

Вы можете посмотреть на список фоновых служб с помощью Диспетчера задач (Task Manager), который вызывается нажатием клавиш Ctrl+Alt+Delete. В отличие от Windows 9x, XP различает пользовательские приложения и системные службы. Нажмите на закладку Процессы (Processes) для просмотра системных служб и фоновых приложений. Отсюда вы также можете завершить работу каких-либо процессов, если они зависнут.

Вы сразу же можете узнать некоторые процессы по имени. Если у вас работает фоновая антивирусная программа, вы увидите ее в списке процессов. Здесь вы найдете различные процессы, от конфигурирующих вашу мышь (EM_EXEC.EXE) до оболочки Windows Explorer (EXPLORER.EXE). Если вы привыкли к 9x, то часть процессов будут вам незнакомы: SERVICES.EXE, WINLOGON.EXE, SYSTEM и т.д.

 

6. Процессы в Windows XP

 
Процессы

Процессом обычно называют экземпляр выполняемой программы.

На первый взгляд кажется, что программа и процесс понятия практически одинаковые, они фундаментально отличаются друг от друга. Программа представляет собой статический набор команд, а процесс это набор ресурсов и данных, использующихся при выполнении программы. Процесс в Windows состоит из следующих компонентов:

- Структура данных, содержащая  всю информацию о процессе, в  том числе список открытых  дескрипторов различных системных  ресурсов, уникальный идентификатор процесса, различную статистическую информацию и т.д.;

- Адресное пространство - диапазон  адресов виртуальной памяти, которым  может пользоваться процесс;

- Исполняемая программа и данные, проецируемые на виртуальное  адресное пространство процесса.

 
Потоки

Процессы инертны. Отвечают же за исполнение кода, содержащегося в адресном пространстве процесса, потоки. Поток (thread) - некая сущность внутри процесса, получающая процессорное время для выполнения. В каждом процессе есть минимум один поток. Этот первичный поток создается системой автоматически при создании процесса. Далее этот поток может породить другие потоки, те в свою очередь новые и т.д. Таким образом, один процесс может владеть несколькими потоками, и тогда они одновременно исполняют код в адресном пространстве процесса. Каждый поток имеет:

- Уникальный идентификатор потока;

- Содержимое набора регистров  процессора, отражающих состояние  процессора;

- Два стека, один из которых  используется потоком при выполнении  в режиме ядра, а другой - в пользовательском режиме;

- Закрытую область памяти, называемую  локальной памятью потока (thread local storage, TLS) и используемую подсистемами, run-time библиотеками и DLL.

 

Планирование потоков

Чтобы все потоки работали, операционная система отводит каждому из них определенное процессорное время. Тем самым создается иллюзия одновременного выполнения потоков (разумеется, для многопроцессорных компьютеров возможен истинный параллелизм). В Windows реализована система вытесняющего планирования на основе приоритетов, в которой всегда выполняется поток с наибольшим приоритетом, готовый к выполнению. Выбранный для выполнения поток работает в течение некоторого периода, называемого квантом. Квант определяет, сколько времени будет выполняться поток, пока операционная система не прервет его. По окончании кванта операционная система проверяет, готов ли к выполнению другой поток с таким же (или большим) уровнем приоритета. Если таких потоков не оказалось, текущему потоку выделяется еще один квант. Однако поток может не полностью использовать свой квант. Как только другой поток с более высоким приоритетом готов к выполнению, текущий поток вытесняется, даже если его квант еще не истек.

Квант не измеряется в каких бы то ни было единицах времени, а выражается целым числом. Для каждого потока хранится текущее значение его кванта. Когда потоку выделяется квант процессорного времени, это значит, что его квант устанавливается в начальное значение. Оно зависит от операционной системы. Например, для Win2000 Professional начальное значение кванта равно 6, а для Win2000 Server - 36. Это значение можно изменить, вызвав Control Panel - > System -> Advanced -> Performance options. Значение "Applications" - как для Win2000 Professional; "Background Services" - как для Win2000 Server.

Или напрямую в ключе реестра HKLM Win32PrioritySeparation.

Всякий раз, когда возникает прерывание от таймера, из кванта потока вычитается 3, и так до тех пор, пока он не достигнет нуля. Частота срабатывания таймера зависит от аппаратной платформы. Например, для большинства однопроцессорных x86 систем он составляет 10мс, а на большинстве многопроцессорных x86 систем - 15мс.

В любом случае операционная система должна определить, какой поток выполнять следующим. Выбрав новый поток, операционная система переключает контекст. Эта операция заключается в сохранении параметров выполняемого потока (регистры процессора, указатели на стек ядра и пользовательский стек, указатель на адресное пространство, в котором выполняется поток и др.), и загрузке аналогичных параметров для другого потока, после чего начинается выполнение нового потока.

Планирование в Windows осуществляется на уровне потоков, а не процессов. Это кажется понятным, так как сами процессы не выполняются, а лишь предоставляют ресурсы и контекст для выполнения потоков. Поэтому при планировании потоков, система не обращает внимания на то, какому процессу они принадлежат. Например, если процесс А имеет 10 готовых к выполнению потоков, а процесс Б - два, и все 12 потоков имеют одинаковый приоритет, каждый из потоков получит 1/12 процессорного времени.

 

Привязка к процессорам

Если операционная система выполняется на машине, где установлено более одного процессора, то по умолчанию, поток выполняется на любом доступном процессоре. Однако в некоторых случаях, набор процессоров, на которых поток может работать, может быть ограничен. Это явление называется привязкой к процессорам (processor affinity). Можно изменить привязку к процессорам программно, через Win32-функции планирования.

 
Память

Каждому процессу в Win32 доступно линейное 4-гигабайтное (2^32 = 4 294 967 296) виртуальное адресное пространство. Обычно верхняя половина этого пространства резервируется за операционной системой, а вторая половина доступна процессу.

Виртуальное адресное пространство процесса доступно всем потокам этого процесса. Иными словами, все потоки одного процесса выполняются в едином адресном пространстве.

С другой стороны, механизм виртуальной памяти позволяет изолировать процессы друг от друга. Потоки одного процесса не могут ссылаться на адресное пространство другого процесса.

Виртуальная память может вовсе не соответствовать структуре физической памяти. Диспетчер памяти транслирует виртуальные адреса на физические, по которым реально хранятся данные. Поскольку далеко не всякий компьютер в состоянии выделить по 4 Гбайт физической памяти на каждый процесс, используется механизм подкачки (swapping). Когда оперативной памяти не хватает, операционная система перемещает часть содержимого памяти на диск, в файл (swap file или page file), освобождая, таким образом, физическую память для других процессов. Когда поток обращается к странице виртуальной памяти, записанной на диск, диспетчер виртуальной памяти загружает эту информацию с диска обратно в память.

 

Создание процессов

Создание Win32 процесса осуществляется вызовом одной из таких функций, как CreateProcess, CreateProcessAsUser (для Win NT/2000) и CreateProcessWithLogonW (начиная с Win2000) и происходит в несколько этапов:

- Открывается файл образа (EXE), который  будет выполняться в процессе. Если исполняемый файл не является Win32 приложением, то ищется образ  поддержки (support image) для запуска этой  программы. Например, если исполняется файл с расширением .bat, запускается cmd.exe и т.п.

- Создается объект Win32 "процесс".

- Создается первичный поток (стек, контекст и объект "поток").

- Подсистема Win32 уведомляется о  создании нового процесса и  потока.

- Начинается выполнение первичного потока.

- В контексте нового процесса  и потока инициализируется адресное  пространство (например, загружаются  требуемые DLL) и начинается выполнение  программы.

 
Завершение процессов

Процесс завершается если:

- Входная функция первичного  потока возвратила управление.

- Один из потоков процесса  вызвал функцию ExitProcess.

- Поток другого процесса вызвал  функцию TerminateProcess.

Когда процесс завершается, все User- и GDI-объекты, созданные процессом, уничтожаются, объекты ядра закрываются (если их не использует другой процесс), адресное пространство процесса уничтожается.

 
Создание потоков

Первичный поток создается автоматически при создании процесса. Остальные потоки создаются функциями CreateThread и CreateRemoteThread (только в Win NT/2000/XP).

Завершение потоков

Поток завершается если