Základní charakteristika, vlastnosti

Windows je v informatice označení pro několik různých operačních systémů od firmy Microsoft. Všechny mají grafické uživatelské rozhraní, avšak liší se použitým jádrem, úrovní podpory multitaskingu (současného běhu více úloh najednou) i používanými knihovnami a účelem použití.

Grafické uživatelské rozhraní (GUI) bylo poprvé použito v roce 1973 v počítači Xerox Alto pod názvem WIMP. Jeho popularizaci mezi běžnými uživateli zajistil v roce 1983 počítač Apple Lisa a v roce 1984 pak masivně Apple Macintosh. Počítače IBM PC kompatibilní, které byly uvedeny na trh v roce 1981, používaly systém MS-DOS, který používal textové, grafické rozhraní musely řešit programy samostatně (například textový editor Text602), což bylo pro programátory pracné a nevýhodné. První Microsoft Windows 1.0 byly uvedeny v roce 1985 jako nadstavba systému DOS. Komerčně úspěšné byly Windows 3.0 vydané v roce 1990.

Označení Windows je firmou Microsoft z obchodních důvodů používáno pro několik různých systémů, které používají různá jádra operačního systému. Stejné označení je využíváno jako propagační prvek díky oligopolnímu postavení této firmy na trhu osobních počítačů IBM PC kompatibilních (v roce 2012 Windows 7). Všechny systémy poskytují aplikacím podobné aplikační rozhraní (tj. API, resp. Windows API, dříve Win32). Provozovány mohou být na různých hardwarových platformách, které se nejčastěji liší konfigurací počítače.

Operační systém DOS a 16 bitové verze Windows, soubor msdos.sys a jeho význam pro chování OS

DOS (Disk Operating System, diskový operační systém) je rodina velmi podobných a jednoduchých operačních systémů s textovým uživatelským rozhraním, které dominovaly IBM PC kompatibilním počítačům mezi roky1981 a 1995, resp. zhruba do roku 2000, započítáme-li na DOSu založené verze Microsoft Windows (Windows 95, Windows 98 a Windows Me).

Jádro systému je 16bitové a je určeno pro procesory Intel 8088 (a kompatibilní) použité v prvním IBM PC uvedeném 12. srpna 1981. Lze ho provozovat i v současných nejmodernějších PC, protože jejich procesory jsou zpětně kompatibilní a jsou schopny běhu v původním 16bitovém režimu, avšak i se všemi jeho omezeními. Systém DOS vychází z 8bitového systému CP/M a byl částečně inspirován již existujícími unixovými systémy (adresáře, shell,přesměrování vstupů a výstupů atp.).

Windows pro DOS je označení pro první grafický systém, který firma Microsoft začala prodávat v roce 1985, avšak není to termín, který by sama firma Microsoft pro tuto svoji řadu systémů používala (používáno bylo označení Microsoft Windows s číselným označením verze). Nejednalo se o operační systém v pravém slova smyslu, ale o nadstavbu nad 16bitový systém DOS (DOS měl pouze textové uživatelské rozhraní s příkazovým řádkem, systém nezajišťoval plnou kontrolu nad počítačem). Tyto Windows pro DOS se spouštěly jako běžný program až poté, co nastartoval systém DOS. Windows pro DOS používaly DOS pro své I/O operace (zejména pro přístup k souborovému systému). Tvorba grafického uživatelského rozhraní byla naopak hlavním úkolem Windows pro DOS, čímž bylo programátorům nabídnuto jednotné aplikační rozhraní, jednotný subsystém pro tisk a podobně. K tomu byly využívány ovladače zařízení dodávané výrobci hardwaru.

MSDOS.SYS je zásadní systémový soubor v operačním systému MS-DOS a Windows 9x. Ve verzích systému MS-DOS od 1,1x až 6.22, soubor zahrnoval kernel MS-DOS a je odpovědný za přístup k souborům a programového řízení. MSDOS.SYS je zaveden DOS BIOS IO.SYS jako součást boot procedury. V systému Windows 95 (MS-DOS 7.0) až po Windows ME (MS-DOS 8.0) byl kernel kombinován s DOS BIOS do jediného souboru IO.SYS (neboli WINBOOT.SYS). MSDOS.SYS se stal obyčejným textovým souborem obsahujícím boot konfigurace. Některé DOS nástroje očekávají, že MSDOS.SYS bude mít velikost alespoň 1KB a tak je soubor většinou naplněn komentáři. Soubor se ve výchozím stavu nachází přímo v ROOT boot disku (C:/)

Systémy založení na NT používají soubor NTLDR a systémy NT6+ (Vista, 2008, 7, 8, 8.1 a 10) používají bootmgr.

Souborový systém FAT, adresářová struktura

FAT je zkratka anglického názvu File Allocation Table. Jedná se o tabulku obsahující informace o obsazení disku v souborovém systému vytvořeném pro DOS. Zároveň se tak označuje zmíněný souborový systém. Používá se pro nalezení souboru (allocation), který je zapsaný na disku.

FAT je jednoduchý souborový systém, proto je podporován prakticky všemi operačními systémy. Určitě ho podporují MS-DOS, FreeDOS, OS/2, Linux, FreeBSD a BeOS. Kvůli jednoduchosti a rozšíření je velmi často používán na výměnných médiích, jako je disketa (zde se používá verze FAT12), USB flash disk nebo IOMEGA ZIP disk (pozor, na CD se nepoužívá).

Souborový systém FAT byl navržen a naprogramován Marcem McDonaldem v roce 1977 na základě série diskuzí s Billem Gatesem jako 8bitový pro předchůdce Standalone Disk BASIC-80. V srpnu 1980 Tim Paterson začlenil FAT do operačního systému 86-DOS (QDOS), přičemž rozšířil záznam ve FAT na 12 bitů a prodloužil názvy souborů z 6+3 na 8+3, čímž vznikl formát FAT12. Protože bylo pro adresy clusterů) k dispozici 12 bitů, byl omezen počet clusterů na 4096, což omezovalo celkovou kapacitu na 16 MB. V roce 1981 se 86-DOS přerodil na MS-DOS a IBM PC DOS.

FAT16

V roce 1983 Microsoft vydal další verzi s podporou podadresářů a používající 16 bitů na adresaci clusteru. Cluster mohl být tvořen jedním nebo více sektory (pouze mocniny dvou), maximálně ovšem 64 (velikost 32 KB). Při jednosektorovém clusteru tak byla maximální možná velikost logického disku 32 MB, při maximálním 2 GB (Dodatečné rozšíření u Windows NT/2000/XP a EDR-DOSu: 64 KB velikost clusteru, logického disku až 4 GB). Tato verze se obvykle nazývá FAT16 s tím, že verzi s 12 bity (ovšem s doplněnou podporou podadresářů) se říká FAT12.

VFAT

V roce 1995 vyšlo s Windows 95 další rozšíření pro FAT12 a FAT16, nazývané VFAT. Novinkou byla podpora dlouhých jmen souborů (delších než původních 8 znaků jména a 3 znaky přípony). Požadovaného efektu bylo dosaženo tak, že každý soubor s dlouhým názvem obsahuje v seznamu adresářových položek (v seznamu souborů v adresáři) více záznamů umístěných bezprostředně za sebou, přičemž až poslední záznam je standardním záznamem typu FAT. Předchozí záznamy mají příznaky souboru nastavené tak, aby byly staršími operačními systémy ignorovány (proto tyto zobrazují (většinou) pouze krátký název souboru 8+3 uložený v posledním záznamu).

FAT32

V roce 1997 vyšla verze nazývaná FAT32. Přináší 32bitové adresy clusterů, kde číslo alokační jednotky využívá 28 bitů. Tím se zvyšuje limit velikosti diskového oddílu na 8 TiB pro 32 kiB cluster (228×32 kiB) a velikost souborů na 4 GB (přesně 232−1 bajtů), takže není vhodný pro ukládání velkých souborů, jako jsou obrazy DVD, velké soubory s videem a podobně.

Limitem jsou však i další omezení, která je nutno vzít v úvahu. Systém DOS využívá pro čtení disku BIOS, takže jejich limitem je adresace CHS s hranicí 32 GB (uplatňuje se v prostředí DOSu nebo při startu Windows 95 a 98). Omezení LBA adresace je až do specifikace ATA 66 omezeno hranicí 128 GB (tj. možností komunikace přes starší verzi IDE rozhraní s PATA kabelem). Vadný nástroj scandisk ve Windows 95 a 98 nepracuje s oddíly většími než 128 GB a tyto verze Windows obsahují též vadný nástroj fdisk, který nepracuje správně s oddíly většími, než 64 GB. Opravený nástroj fdisk je k dispozici, avšak neumožňuje vytvářet oddíly větší než 512 GB.

Nativní podpora pro 32bitové systémy je obsažena ve Windows 2000 a novějších (včetně Windows XP), které tak umožňují číst a zapisovat na libovolně velký oddíl s FAT32. Záměrně však obsahují nástroj, který umožňuje naformátovat pouze oddíl s maximální velikostí 32 GB (stejný limit uplatňuje také instalační program), protože Microsoft považuje tak velké souborové systémy FAT za pomalé a neefektivní. Větší existující oddíly však mohou být bez problému naformátovány jinými programy.

FAT+

V roce 2006 bylo nezávislými programátory publikováno kompatibilní rozšíření FAT+ (FATplus), zvyšující maximální velikost souboru ze 4 GB na 256 GB. Je implementováno v systému Enhanced-DR-DOS, plánuje se i pro FreeDOS.

exFAT

V roce 2007 Microsoft uvedl patentovanou exFAT. Nový souborový systém jednodušší než NTFS a podobný FAT, ale nebyl zcela kompatibilní. Podpora nastoupila s Windows 7 v roce 2009. Systém exFAT se využívá u SDXC karet.

Windows 9x (32 bit) a NT (32 a 64 bit), klientské a serverové verze OS

Windows 9x

Windows 95

Windows 95 (pracovní název Chicago) je smíšený 16bitový/32bitový grafický operační systém uvedený na trh 24. srpna 1995 společností Microsoft Corporation a je přímým následníkem dříve oddělených produktů firmy Microsoft MS-DOS a Windows.

Ve Windows 95 bylo již upuštěno od podpory starších 16bitových x86 procesorů, ale jsou vyžadovány procesory Intel 80386 (nebo kompatibilní) běžící v chráněném módu. Mezi jeho vlastnosti patří významné vylepšení GUI a správy procesů, podpora 256znakových jmen souborů a preemptivní mnohoúlohový chráněný mód 32bitových aplikací.

Windows 95 používá ke spuštění MS-DOS 7.0, který je v něm obsažen (ale většinou je před uživateli ukrytý). Windows 95 se stal prvním produktem Windows pevně svázaným s určitou verzí operačního systému DOS. Tato firemní politika umožnila neztratit dominantní pozici Windows 3.1x na poli s GUI a zabezpečit, že software třetích stran víceméně poběží i pod novým operačním systémem.

S příchodem 32bitového přístupu k souborům ve Windows for Workgroups 3.11, namísto DOSového 16bitového reálného módu, přestává být starší 32bitový přístup k disku přes BIOS používán. To mimo jiné redukuje roli MS-DOS na pouhý zavaděč pro chráněný mód jádra Windows. DOS je stále používaný pro běh starých ovladačů, ale Microsoft jejich použití nedoporučuje, protože nejsou připraveny na multitasking a nezaručují příliš stability. Pomocí ovládacího panelu vidí uživatelé používané části MS-DOS, jež jsou zachovány ze stavu před instalací. Jádro Windows zatím používá ovladače MS-DOS v takzvaném nouzovém módu, ale většinou existuje lepší možnost — sehnat nativní ovladače, které běží v chráněném módu.

S příchodem Windows 95 se objevuje tlačítko „Start“, Správce úloh, Hlavní panel (taskbar) a Plocha, tyto prvky byly zachovány i v pozdějších verzích.

Windows 98

Windows 98, vydaný 25. června 1998,  je velice podobný o něco staršímu systému Windows 95, mezi novinky patří lepší podpora sběrnic AGP a USB, podpora pro více monitorů. Na rozdíl od řady Windows NT se stále jedná o hybridní 16/32bitový systém, který měl časté problémy s nestabilitou a pády do modré obrazovky s chybovým hlášením, které se přezdívalo „Modrá obrazovka smrti“ (Blue screen of death, BSOD). Dědí se ještě podpora DOSu. Windows 98 Second Edition (Windows 98 Druhé vydání, běžně označováno jako „Windows 98 SE“) je mírně vylepšená verze tohoto operačního systému, vydaná 10. června 1999. Druhé vydání obsahovalo opravy mnoha menších chyb, novou (pátou) verzi prohlížeče Windows Internet Explorer, podporu pro sdílení připojení k Internetu (Internet Connection Sharing), vylepšenou podporu USB, Netmeeting verze 3 a podporu pro

Windows ME

Windows Me (Millennium Edition) je operační systém společnosti Microsoft. Byl vydán 14. září 2000. Je víceméně vylepšením stávajících Windows 98 a je posledním systémem běžícím jako nadstavba nad MS-DOS. (Další produkty používají už výhradně jádro založené na Windows NT). Jako jsou Windows 2000 určeny na práci a nasazení ve firmách, Windows Me se zaměřují na domácí uživatele.

Windows Me přebírají nový vzhled z Windows 2000. Mají vylepšenou stabilitu, ovšem bezpečnosti jádra Windows NT se rovnat nemohou. Vylepšeno bylo i spouštění systému – informace a funkce, které jsou veWindows 95/98 načítány ze souborů AUTOEXEC.BAT a CONFIG.SYS, byly přesunuty do jádra systému a byl zakázán reálný režim MS-DOSu, díky čemuž by se Windows ME měly spouštět rychleji.

Kromě vzhledu přebírají Windows ME z Windows 2000 i některé nové funkce jako Universal Plug-and-play, Ochrana systémových souborů či Automatické aktualizace (a mimo jiné také standardně obsahují ovladače pro USB Mass storage zařízení). Pro zpříjemnění uživatelského rozhraní obsahují navíc (oproti Windows 2000) některé další aplikace či funkce (Internet Explorer 5.5, Windows Media Player 7, Windows Movie Maker, Komprimované složky…), bylo uděláno grafické rozhraní pro ScanDisk (oproti textovému rozhraní ScanDisku ve Windows 95/98), a také obsahují novou funkci System Restore – obnovení předchozího nastavení v případě havárie systému.

Windows NT

NT 3.1 Windows NT 3.1 Workstation, Advanced Server 27. července 1993 528 31. prosince 2001
NT 3.5 Windows NT 3.5 Workstation, Server 21. září 1994 807 31. prosince 2001
NT 3.51 Windows NT 3.51 Workstation, Server 30. května 1995 1057 31. prosince 2001
NT 4.0 Windows NT 4.0 Workstation, Server, Server Enterprise Edition, Terminal Server, Embedded 29. července 1996 1381 2004
NT 5.0 Windows 2000 Professional, Server, Advanced Server, Datacenter Server 17. ledna 2000 2195 13. července 2010
NT 5.1 Windows XP Home, Professional, IA-64, Media Center (2002, 2003, 2004 & 2005), Tablet PC, Starter, Embedded, Corporate 25. října 2001 2600 8. dubna 2014
NT 5.2 Windows Server 2003 Standard, Enterprise, Datacenter, Web, Small Business Server 24. dubna 2003 3790 14. července 2015
NT 5.2 Windows XP (x64) Professional x64 (64bitová verze) 25. dubna 2005 3790 8. dubna 2014
NT 5.2 Windows Server 2003 R2 Standard, Enterprise, Datacenter, Web, Storage, Small Business Server, Compute Cluster 6. prosince 2005 3790
NT 6.0 Windows Vista Starter, Home Basic, Home Premium, Business, Enterprise, Ultimate, Home Basic N, Business N 30. ledna 2007 6000
6001 (SP1)
6002 (SP2)
11. dubna 2017
NT 6.0 Windows Server 2008 Foundation, Standard, Enterprise, Datacenter, Itanium, Web Server, HPC Server 27. února 2008 6001
6002 (SP2)
9. července 2013
NT 6.1 Windows 7 Starter, Home Basic, Home Premium, Professional, Enterprise, Ultimate 22. října 2009 7600
7601 (SP1)
14. ledna 2020
NT 6.1 Windows Server 2008 R2 Foundation, Standard, Enterprise, Datacenter, Itanium, Web Server, HPC Server 22. července 2009 7600
7601 (SP1)
9. července 2013
NT 6.2 Windows 8 Windows 8, Windows 8 Pro, Windows 8 Enterprise, Windows RT 26. října 2012 9200 10. ledna 2023
NT 6.2 Windows Phone 8 30. října 2012 9900
NT 6.2 Windows Server 2012 Foundation, Essentials, Standard, Datacenter 4. září 2012 9200
NT 6.3 Windows 8.1 Windows 8.1, Windows 8.1 Pro, Windows 8.1 Enterprise, Windows RT 8.1 18. října 2013 9600 10. ledna 2023
NT 6.3 Windows Server 2012 R2 Foundation, Essentials, Standard, Datacenter 18. října 2013 9600
NT 6.4 Windows 10TP Windows 10 Technical Preview do buildu 9879 září 2014 9879
NT 10.0 Windows 10 Windows 10 Technical Preview od buildu 9926 23. leden 2015 9926 14. října 2025

Více přímo na wiki … FuckThisShit

Souborový systém NTFS

NTFS (New Technology File System) je v informatice označení pro souborový systém, který vyvinula firma Microsoft pro svoje operační systémy řady Windows NT. Souborový systém NTFS byl navržen na konci 80. let 20. století jako rozšiřitelný souborový systém, který je možné přizpůsobit novým požadavkům. Microsoft při vývoji NTFS využil poznatky z vývoje HPFS (High Performance File System), na kterém spolupracoval s firmou IBM.

NTFS byl navržen jako nativní souborový systém pro Windows NT a (zejména oproti zastaralému filesystému FAT) obsahoval spoustu novinek:

  • žurnálování – všechny zápisy na disk se zároveň zaznamenávají do speciálního souboru, tzv. žurnálu. Pokud uprostřed zápisu systém havaruje, je následně možné podle záznamů všechny rozpracované operace dokončit nebo anulovat a tím systém souborů opět uvést do konzistentního stavu.
  • access control list – podpora pro přidělování práv k souborům
  • komprese na úrovni souborového systému
  • šifrování (EFS – Encrypting File System) umožňuje chránit data uživatele na úrovni souborového systému a je transparentní.
  • diskové kvóty umožňují nastavit maximálně využitelné místo na diskovém oddíle, pro konkrétního uživatele. Do diskové kvóty se nezapočítávají komprimované soubory, ale jejich reálná velikost.
  • dlouhá jména souborů (ve FAT původně nebyla a ve Windows 95 je bylo třeba doplňovat značně komplikovaným způsobem)
  • pevné a symbolické linky – odkazy na soubory na úrovni filesystémů, známé z operačních systému UNIX. Windows pro editaci tohoto typu odkazů nemají standardní uživatelské rozhraní, ale umí je interpretovat a také je používají (Distribuovaný systém souborů na Windows server 2003 apod.).

NTFS používá 64-bitové adresy clusterů, takže diskový oddíl může být větší než u FAT (která ve své poslední verzi používala efektivně 28bitové adresování) a to konkrétně až 16 EB (což odpovídá přibližně 17 × 10^6 TB). Celý systém je řešen jako obří databáze, jejíž jeden záznam odpovídá souboru.

Základ tvoří 11 systémových souborů, tzv. metadat, které vznikají bezprostředně po naformátování svazku.

  • $Logfile je již výše zmíněné žurnálování;
  • $MFT (Master File Table) je tabulka obsahující záznamy o všech souborech, adresářích a metadatech (jelikož $MFT je soubor, je i informace o něm v této tabulce); Nachází se hned za boot sektorem; jelikož se jedná o soubor, lze jej teoreticky fragmentovat (prakticky je tomu zamezeno), avšak aby se tomu předešlo, systém kolem něj udržuje zónu volného místa. Uložení informací v těchto záznamech umožňuje, aby MFT mohla růst nebo zmenšovat se. NTFS vnitřně určuje soubory a adresáře podle pozice jejich záznamů v MFT, které označují začátek jejich metadat. Soubory metadat v tabulce 2 mají určené první záznamy v MFT. Velikost záznamu je obvykle 1kB, ale může být i větší.
  • $MFTMirr je soubor, zajišťující bezpečnost dat; nachází se uprostřed disku, obsahuje prvních 16 záznamů $MFT; pokud je $MFT z nějakého důvodu poškozená, použije se tato kopie. Bootovací záznam NTFS disku obsahuje pozici MFT i její kopie. Rychlost přístupu do MFT hraje rozhodující roli v celkovém výkonu NTFS, proto se NTFS snaží tento přístup maximálně zrychlit. Protože MFT je soubor, který může růst a zmenšovat se, může být fragmentovaný (rozdělený do více částí). Tato fragmentace vzniká, protože NTFS nemůže přidělit souvislý prostor pro MFT, protože velikost MFT nelze dopředu určit.
  • $Badclus drží seznam známých vadných clusterů, které znovu nebudou použity; pokud nastane chyba při čtení dat, systém označí clustery za špatné a $Badclus se aktualizuje;
  • $Bitmap je jednorozměrné pole bitů, které slouží ke sledování volného místa; když je bit 0, je volný a v opačném případě použitý;
  • mezi další patří $Boot, $Volume, $AttrDef, $Quota, $Upcase a . (kořenový adresář disku);

NTFS je flexibilní – všechny jeho soubory (včetně speciálních, s výjimkou boot sektoru) se dají přesunout.

Instalace programového a technického vybavení

Běžné operace softwarových instalací

  • kontrola prostředí, zda vyhovuje daným požadavkům
  • kontrola, zda má instalátor práva nezbytná k provedení instalace
  • zobrazení uživatelských dialogů k zjištění podrobností nezbytných k provedení instalace (např. volba požadované jazykové mutace)
  • vytvoření adresářů
  • rozbalení a umístění spustitelných souborů, knihoven a dalších souborů
  • registry Windows (pouze u operačních systémů MS Windows)
  • uložení informací o instalaci do databáze balíčkovacího systému (pouze u systémů s balíčkovacím systémem)
  • vytvoření konfiguračních souborů (config.ini atp.)
  • vytvoření symbolických nebo pevných odkazů (v MS Windows též tzv. zástupců)

Další možné operace

  • kontrola, zda instalovaný software již není nainstalován
  • kontrola originality instalátoru (elektronický podpis)
  • vyřešení softwarových závislostí (např. upgrade některé dynamické knihovny)
  • provedení kompilace zdrojových kódů
  • u „nekompletních“ instalátorů stažení dat potřebných k instalaci z internetu
  • podepsání EULA a jiných smluv
  • kontrola licenčních klíčů a legality instalace
  • internetová registrace instalace u softwaru využívajícího služby přes internet
  • otestování funkčnosti instalace

Současný nejpoužívanější instalátor pro Microsoft Windows je instalační balíček MSI, který je nainstalován instalátorem Windows. Mezi společnosti, které vytvářejí komponenty pro tvorbu instalátorů patří InstallShield, Macrovision’s InstallAnywhere, Wise, Smart Install Maker a ScriptLogic Corporation.

Počítačová síť v prostředí Windows

Více v otázkách 19 a 20

Registry a jejich umístění

Registr Windows je systém pro ukládání systémových klíčů a hesel v operačním systému Microsoft Windows. Poprvé byly registry zavedeny ve Windows 3.11, k jejich širšímu využití došlo až s příchodem Windows 95. Registr je náhradníkem souborů .INI, které měly závažné nedostatky. Logicky je registr rozdělen do několika složek, tzv. „hives“. Nesprávný zásah do registrů může způsobit poškození registru a fatální důsledky pro funkčnost samotných Windows.

Registr obsahuje klíče a hodnoty. Maximální délka názvu klíče je 255 znaků. Klíče registrů mohou obsahovat podklíče i hodnoty. Klíče a podklíče tak tvoří stromovou strukturu. V klíči mohou být přítomny hodnoty přístupné přes jejich název. Hodnoty registrů obsahují data. Klíče které se nacházejí v nejvyšší úrovni této hierarchie se nazývají kořenové klíče.