Windows NT — system operacyjny Microsoft: historia, architektura i cechy

Dowiedz się historii, architektury i kluczowych cech Windows NT — bezpiecznego, stabilnego rdzenia Microsoftu. Ewolucja od NT 3.1 do współczesnych rozwiązań.

Windows NT to seria systemów operacyjnych Windows firmy Microsoft napisanych w językach programowania C i C++. Były to pierwsze systemy, które używały nowego rdzenia "NT" (New Technology). Oznacza to, że miał on zupełnie nowy rdzeń, który robił więcej rzeczy niż ten oparty na MS-DOS, który był używany w starszych wersjach Windows. Ponadto, był on bardziej bezpieczny i rzadziej ulegał awariom. Windows NT 3.1 został wydany w wersji alfa w latach 1991-1992 i w wersji beta w 1993 roku.

Krótka historia i kontekst

Windows NT powstał jako oddzielna linia systemów operacyjnych przeznaczona dla środowisk korporacyjnych i profesjonalnych. Projekt rozpoczął się na początku lat 90. pod kierunkiem inżynierów takich jak Dave Cutler (pochodzący z zespołu DEC), którzy mieli doświadczenie w projektowaniu systemów czasu rzeczywistego i systemu VMS. Celem było stworzenie stabilnego, przenośnego i bezpiecznego systemu, który nie byłby zależny od MS‑DOS.

Cele projektowe

• Stabilność i niezawodność: oddzielenie jądra od warstwy kompatybilności z MS‑DOS/Windows 3.x, preemptive multitasking.
• Bezpieczeństwo: model uprawnień, listy kontroli dostępu (ACL), mechanizmy uwierzytelniania i separacji trybów (user mode / kernel mode).
• Przenośność: abstrakcja sprzętu (HAL — Hardware Abstraction Layer), początkowo portowalność na różne architektury procesorowe: x86, MIPS, DEC Alpha, PowerPC.
• Wydajność i skalowalność: obsługa symetrycznego przetwarzania wieloprocesorowego (SMP) i zaawansowanego zarządzania pamięcią wirtualną.

Architektura systemu

Windows NT ma strukturę opartą na tzw. hybrydowym jądrze. Wyróżnia się wyraźnym podziałem na tryb jądra (kernel mode) i tryb użytkownika (user mode). Główne elementy architektury to:

• HAL (Hardware Abstraction Layer): warstwa abstrakcji sprzętu, która ukrywa szczegóły platformy sprzętowej przed wyższymi warstwami systemu.
• Jądro (Kernel): odpowiedzialne za podstawowe funkcje niskiego poziomu, takie jak planowanie wątków, obsługa przerwań i synchronizacja.
• Executive (komponenty jądra wysokiego poziomu): obejmuje moduły takie jak Object Manager, I/O Manager, Memory Manager, Process/Thread Manager, Security Reference Monitor, Plug and Play, Power Manager.
• Subsystemy użytkownika: warstwy, które dostarczają interfejsy API — najważniejszy to Win32 (od którego zależy większość aplikacji Windows). Historycznie istniały też subsystemy POSIX i OS/2 (w celu kompatybilności).
• Sterowniki: działają zwykle w trybie jądra i korzystają ze standardowego modelu sterowników; nowsze wersje Windows wprowadziły modele takie jak WDM (Windows Driver Model).
• Rejestr systemowy: centralne repozytorium konfiguracji zastępujące wiele plików INI używanych we wcześniejszych Windows.

Główne cechy i rozwiązania

• Preemptive multitasking i wielowątkowość: zaawansowane planowanie wątków i priorytety.
• Wirtualna pamięć: każdy proces otrzymuje własną przestrzeń adresową.
• Bezpieczeństwo: modele uprawnień, konta użytkowników, ACL dla plików i obiektów, opcje audytu.
• System plików NTFS: journaling, listy kontroli dostępu, kompresja plików, mechanizmy przywracania i (w późniejszych wersjach) szyfrowanie EFS.
• Obsługa sieci: rozbudowane stosy protokołów, usługi domeny (Active Directory w późniejszych wersjach), wsparcie dla różnych protokołów sieciowych.
• Kompatybilność binarna: wczesne wersje zapewniały warstwę zgodności z aplikacjami Win16 i środowiskami POSIX/OS2; do obsługi aplikacji Win32 zaprojektowano natywny interfejs.

Wersje i rozwój

Linia Windows NT rozwinęła się w czasie w oddzielną i ostatecznie dominującą rodzinę systemów Windows. Najważniejsze etapy:

• Windows NT 3.1 (1993) — pierwsza publiczna wersja NT.
• Windows NT 3.5, 3.51 (1994–1995) — poprawki wydajności i funkcji sieciowych.
• Windows NT 4.0 (1996) — interfejs graficzny zbliżony do Windows 95 (shell), większe wsparcie aplikacyjne.
• Windows 2000 (NT 5.0, 2000) — ujednolicenie funkcji korporacyjnych, Active Directory.
• Windows XP (NT 5.1, 2001) — połączenie rodzin konsumenckiej i NT, szerokie przyjęcie.
• Windows Server 2003 (NT 5.2), Windows Vista (NT 6.0), Windows 7 (6.1), Windows 8/8.1 (6.2/6.3), Windows 10 (10.0), Windows 11 (10.0, nowsze buildy) — wszystkie są rozwinięciem architektury NT.

Obsługiwane platformy i zgodność

Początkowo Windows NT był projektowany z myślą o wieloplatformowości (x86, MIPS, Alpha, PowerPC). Z czasem Microsoft skupił się głównie na architekturze x86 i x86-64 (AMD64), które stały się dominujące. Linia NT zapewniała także mechanizmy kompatybilności z wcześniejszymi aplikacjami Windows, a także zdalne zarządzanie i funkcje sieciowe wymagane w środowiskach korporacyjnych.

Wpływ i dziedzictwo

Windows NT zmienił podejście Microsoftu do systemów operacyjnych — od prostych środowisk zależnych od MS‑DOS do skalowalnych, bezpiecznych systemów serwerowych i klienckich. Wiele koncepcji wprowadzonych w NT (takich jak NTFS, model bezpieczeństwa, modularna architektura) stanowi fundament współczesnych systemów Windows.

Wymagania i praktyka

Wymagania sprzętowe różnią się między wersjami; kluczowe jest zrozumienie, że NT od początku był projektowany tak, by wykorzystać wielordzeniowe procesory, więcej pamięci RAM oraz nowoczesne możliwości sprzętowe (SMP, zaawansowane porty I/O). Dla administratorów ważne są narzędzia do zarządzania (np. MMC, PowerShell w nowszych wydaniach), aktualizacje bezpieczeństwa i polityki grup (Group Policy).

Podsumowanie

Windows NT to przełomowa rodzina systemów operacyjnych zaprojektowana z myślą o stabilności, bezpieczeństwie i skalowalności. Jego architektura i rozwiązania stanowią podstawę współczesnych systemów Windows używanych zarówno na komputerach osobistych, jak i serwerach korporacyjnych.

Szukaj według litery