Windows 95的系统结构

Windows 95在许多方面类似于Windows3.1，尤其是虚拟机 VM（Virtual Machine）。基于Windows的应用都运作在系统的VM状态。旧的16位应用程序共用单一的地址空间，而新的32位应用程序则不共用地址空间，每个应用程序都有自己的私有地址空间。Windows 95通过操纵页表来达到这一目的。因此，一个应用程序看不见另一个应用程序，除非它们明确共享内存储器。Windows 95也支持虚拟8086模式或保护模式下MS－DOS程序的运作。

　　虚拟机管理器VMM（Virtual Machine Manager）是Windows 95系统的核心，它除了为虚拟设备驱动程序提供服务外，还提供低级内存储器管理和调度服务。

　　Windows 95的文件系统是新提供的主要部件，是完全重新设计的子系统，能同时支持多种文件系统。而在Windows3.1中，MS DOS的文件系统支持本地磁盘，虽然也支持CD－ROM和网络文件系统，但性能不佳。

　　Windows 95中，除了一些特殊设备需要旧的设备驱动程序外，其整个档案系统都是保护模式下的32位代码。此文件系统不仅支持本地磁盘和CD－ROM，而且还通过可安装档案系统接口（IFS），并可支持一个或多个网络接口，因此，利用Windows 95，用户可以在保护模式下建成一个很好的系统。此系统可以连接硬盘、软盘、CD－ROM、Bernoulli盒、基于 WindowsNT的服务器、Netware网络等。

　　Windows 95的人机界面服务机制与Windows3.1类似，但做了一些改进，以方便用户。系统服务中的KERNEL，USER，GDI仍用以前 Windows NT版本的名字，主要改变是，它们都已变为32位的，性能更好。如果用户开发应用程序，则要运作Win32 API，调用的其他服务也都是32位的，对内存储器管理的需求也不同以前，其用户的程序是全32位的。

　　Windows 95系统的基本结构如图 1所示。

　　二、系统保护环

　　Windows 95充分利用386处理器的能力，支援两个特权级。它用0和3两个特权级管理微处理器，也可称为两个环。环0中的部件是操作系统的底层，如包括对低级内存储器管理的支持，环0里的软件在整个系统中功能最强，包括了几乎所有微处理器的指令，并能存取关键的数据结构，如页表等。因此环0里的软件最可靠。

　　Windows 95允许用户安装新的虚拟设备驱动程序（VXD），这些VXD可以支持后加的硬件或提供系统范围内的软件眼务。VXD都在环0里运作，因此，如果VXD有一点差错，就会使整个系统崩溃。而如果要开发一种软件，使其能和失败的VXD分离，那将是非常困难的。

　　Mictosoft公司的开发人员开发了一种可调试内核（ebug xernel），使程序员在安装VXD之前能够先检查VXD对VMM服务的所有需求，这样就会避免在安装以后出现问题，这个可调试内核包含在Windows 95的DDK中。

　　有些操作系统试图利用Intel 386处理器提供的附加特权级，而 Wndows 95没有这样做，它只利用了两级。对于绝大多数应用，这种“双环模式”（two－ring model）工作得相当出色。

　　在Intel处理器中，环的过度（特权级的改变）会增加程序的运作时间，以 lute 486为例，如果没有环的过度，一个子程序调用另一个段中的代码需要20个时钟周期，有环的过度则需要69个时钟周期。这是因为当处理器的特权级变化时，处理器控制会发生变化，寄存器要重装。因此，较少的环过度意味着性能的提高，这也是Wndows 95 把其圆形系统的多数代码放在环3的主要原因。

　　Intel 386及其以上处理器提供了 4GB虚拟存储空间，Window 95都可以利用。在虚拟地址空间里，不同的系统部件和应用程序，占用的区域都有固定的界限，其结构如2所示。

　　Windews 95的VMM的任务之一就是把4GB的虚拟地址空间映射到内存储器上。下面作一说明：

　　虚拟地址空间中，最低的IMB用作当前执行的 MS－DOS VM，每个 VM在 IGB，ZGB内也有一段空间，允许系统本身寻址不活动的 VM段存储空间，一旦 MS DOS VM运作起来，就会定位在最低的IMB空间里。

　　32位 Windows应用程序优先装入的空间为 4MB～1·5GB，标准开发工具也缺省地用这个空间，这主要和 WindOWS NT相匹配。当然，用户也可以选择较低的地址空间，这时，用户需要做起额外的工作。

　　系统为每个32位应用标记的低16KB空间不可获得，这主要是为了捕获程式的错误。许多程式常犯的错误是使用空指针，在Wndows 95中，空地址将产生内存储器错误，这对开发者及时发现指针错误是有益的。

　　三、虚拟机管理器

　　如前所述，虚拟机管理器VMM是Windows 95系统的核心，VMM的效率对整个系统的性能有看重要影啊。系统中许多复杂的部件都在这里。虚拟机管理器的代码包含以下几项特性：

　　在每个过程的私有地址空间里，32位的Windows应用程序都是抢先调度的；

　　每个32位的应用程序有一个私有的消息队列；

　　VXD能够动态装载和定位，减少系统的操作集；

　　许多系统资源都是按32位内存储器模式开发的，大大提高了系统能力。

　　Windows95有两种基本的VM：一是系统VM，KERNEL，USER，GDI部件和Windows的应用程序都在这里；M是 MS－DOS VM，运作一个MS－DOS应用程序，这个程序既能运作在虚拟8086模式，也能运作在保护模式。
　　四、支持MS－DOS应用程序

　　Windows支持MS-DOS应用程序，这就意味着当用户工作基于DOS的应用时，不必离开Windows95。Windows95软件也提供最新的MS－DOS 6．X版的代码和数据。

　　Windows 95支持单一的 MS－DOS应用模式。这种模式对MS－DOS应用提供绝对的兼容性。虽然开发人员做了很大的努力，使更多的MS－DOS程序能在MS－DOSVM下运作，但这种单一的MS－DOS应用模式为那些不能在Windows下运作的MS－DOS程序提供真正的兼容性，这就是说，此模式对以前的DOS版本向下兼容。

　　Windows 95因 MS DOS之关系，与W4indows3．1的最大区别是：基于Windows的应用完全不需要MS DOS代码支持。Windows已有许多的版本（如Win－dows3．1，Windows for Workgroup 3．1，Windows3·11等），每种都支持越来越多的MS DOS INT软件服务。而且，基于WindowS的应用程序在进出虚拟86模式时，对MS DOS代码的需要也在减少。

　　但这些版本的档案系统都没有什么变化，直到 Windows for Workgroup3，11版。只有Windows 95，最后打破了实模式MS DOS的所有束缚，几乎无不例外，甚至现存的16位Windows应用程序，也沿着保护模式的路径，通过新的档案管理系统进人磁盘。

　　五、虚拟机调度方式