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Windows XP 教學目標 了解Windows XP作業系統的特性 了解Windows XP的機制與架構 系統元件 環境子系統 檔案系統 網路機制 Windows XP的特色 微核心架構 採用主從式架構來實作多個作業系統的特性，以使用者模式的行程模擬各種作業系統環境 安全性: 透過反覆檢視程式碼與自動化軟體分析測試，Windows XP確保它的安全性超過美國政府認定的C-2安全分類。 可靠性: Windows XP利用硬體的虛擬記憶體機制防止系統與應用程式受到意外的破壞。同時Windows XP內建的NTFS檔案系統，可以在系統當機後自動復原。Windows XP並被美國政府評估具備C2以上的安全等級。 Windows XP的特性(2nd) 相容性: Windows XP可執行相容MS-DOS、Win16、OS/2、LAN Manager、IEEE 1003.1(POSIX)、Win32的應用程式。並支援FAT、HPFS、ISO9660與NTFS等檔案系統。 高性能: 在Windows XP內較高優先權的執行緒可以取得系統的執行權。 擴充性: Windows XP使用階層式架構來實現擴充性的架構。 可攜性: Windows XP系統的主要部分由C與C++語言完成，程式碼本身具備可攜性。 國際性: Windows XP設計成適合不同國家的人使用，經由國家語言支援(NLS) API可針對不同地區內，提供不同的時間與貨幣表示方法。 Windows XP系統方塊圖 硬體抽象層 硬體抽象層是一個隱藏硬體差異的軟體階層，可增加Windows XP的可攜性。 上層的軟體不必在乎抽象層內不同硬體操作的細節，增加系統的可攜性，並使得核心的維護管理簡單化 Windows XP核心的工作 核心分派程式與同步機制 執行緒和排班 軟體中斷 例外和中斷 電源失效復原 核心分派程式與同步機制 沒有單獨的一個排班程式 排班機制分散在核心中跟排班相關的觸發機制來完成，也就是核心分派程式 主要工作 執行緒的排班 同步機制 計時器管理 軟體中斷（非同步與延遲程序呼叫） 例外事件分派 核心分派程式與同步機制(2nd) 分派物件 引發核心分派程式執行排班與分派動作的時機 包括事件物件(event object)、互斥物件(mutex)、排斥物件(mutant)、號誌物件(semaphore object)、執行緒物件(thread object)、行程物件(process object)、計時器物件 具互斥功能的同步機制 事件物件、互斥物件、號誌物件 Windows XP執行緒狀態轉移圖 排班 多層回饋佇列排班法 即時級(16~31)、可變級(1~15)、系統級(0) 提供硬性和軟性處理器偏好 降低執行優先權 可變級執行緒的可用時間分量（quantum）結束時 背景視窗(並減少時間分量) 提升執行優先權 可變級執行緒由等待狀待恢復成就緒狀態時 前景視窗(並增加時間分量) 可搶先式排班，但不是硬性即時 軟體中斷 延遲程序呼叫(DPC) 非同步程序呼叫(APC) 延遲程序呼叫(DPC) 核心要呼叫某個沒有即時性的系統呼叫，它可以將延緩程序呼叫(deferred procedure call，DPC)物件放入佇列中，並產生DPC中斷 核心限定的中斷優先級(IRQL)通常比延緩程序中斷優先級高，所以延遲程序呼叫被暫緩執行。當核心限定的中斷優先級降到比DPC中斷優先級小時，DPC物件由佇列取出，並呼叫該沒有即時性的系統呼叫 非同步程序呼叫(APC) 執行緒呼叫同步系統呼叫時，執行緒必須等到系統呼叫結束後，才可繼續進行下一步驟。 呼叫非同步系統呼叫時，執行緒可以立即繼續執行下一步驟。 呼叫非同步系統呼叫時，會傳入一個非同步程序呼叫(asynchronous procedure call，APC)給系統。 當非同步系統呼叫服務結束時，執行緒將被中斷而自動執行非同步程序呼叫。 核心物件管理程式 物件導向的系統 所有的物件都會依照其物件型態實現一套虛擬函示，以方便管理程式的管理和使用者模式下的程式操作 create()、open()、close()、delete()、query_name()、parse()、security() 當核心物件的參考計數降為0時，系統將刪除此核心物件，永久性的物件除外。 虛擬記憶體管理程式 空間配置 記憶體的保留與交付 虛擬位址的轉換和分頁表的架構 共用記憶體 分頁替換 工作集合模式 虛擬記憶體的配置 虛擬記憶體位址的轉換 本地程序呼叫管理程式 各子系統間的訊息傳遞服務 各個環境子系統、安全管理、網頁服務、網路檔案系統、隨插即用 採用的技術 透過通訊埠的訊息佇列，將少量的訊息由一