آشنايي با اسرار كرنل ويندوز (آموزشی)

[Salivan]

تسريع بوت
هنگامي كه شما براي اولين بار ويندوز XP را بر روي يك سيستم نصب مي كنيد،‌ يكي از بارزترين بهبودهايي كه مايكروسافت به كرنل سيستم عامل خود داده است توجه شما را جلب خواهد كرد. در طي سير تغيير و تحولات ويندوز و آمدن نسخه هاي جديدتر، همه انتظار داشتند زمان بوت نيز در نسخه هاي جديدتر طولاني تر شود،
اما مايكروسافت حقيقتا با روند سريع بوت ويندوز XP، همه را غافلگير كرده است. اما مايكروسافت چه كار جديدي را در ويندوزXP انجام داده است؟
اولين چيزي كه روند بوت را سريعتر مي كند، چيزي است كه براي اولين بار با ويندوزXP،Me و ويندوز 2000 ارائه شد يعني Simple Boot Flag يا.SBF SBF ثباتي در حافظه CMOS‌ در تراشهBIOS است و اولين باري كه ويندوز بوت
مي شود مقدار دهي ميگردد. SBF سه دسته اطلاعات مهم را در خود نگهداري مي كند، علاوه بر يك بيتparity در انتها كه ويندوز را قادر مي سازد صحت محتواي اين ثبات را بررسي كند.
اولين بيت در اين ثبات، PNPOS نام دارد كه نشان مي دهد آيا سيستم عاملي كه نصب شده است يك سيستم عامل آگاه از ادواتPlug-and-Play هست يا خير. اگر اين بيت بر روي1 تنظيم شده باشد،BIOS در حالت حداقلي، تنها چيزهايي را كه واقعا لازم دارد بارگزاري مي كند و سپس كنترل را به ركورد راه انداز سيستم عامل مي سپارد. ويندوز هميشه اين بيت را بر روي 1 تنظيم مي كند. اين كار به تنهايي زمان بوت را كاهش مي دهد.
از آنجا كه BIOS تنها حداقل سخت افزار مورد نياز را راه اندازي مي كند، مي تواند از مواردي چون درگاه هاي ورودي/خروجي ووقفه ها صرف نظر كرده و كنترل و راه اندازي آنها را به ويندوز بسپارد كه بسيار سريعتر اين كار را انجام مي دهد.در حقيقت تنظيم اين ادوات با مقادري نادرست مي تواند به طور جدي ويندوز را در نسبت دهي منابع سيستم به طور پويا، دچار مشكل سازد. پس از بيت PNPOS در ثبات SBF، بيت ديگري به نام BOOTING وجود دارد كه نشان مي دهد آيا آخرين بوت ويندوز موفقيت آميزبوده است يا خير.
اگر اين بيت نشان بدهد كه بوت قبلي موفقيت آميز نبوده، BIOS مقدار بيت بعدي را برابر 1 قرار مي دهد.
آخرين بيت، DIAG نام دارد و مشخص مي كند كه آيا روال هاي بررسي و تشخيص سخت افزارهاي BIOS بايد اجرا شوند يا خير. اگر اين بيت داراي مقدار صفر باشد، يعني در طول بوت قبلي مشكلي رخ نداده در نتيجه از انجام كنترل هاي قديمي سخت افزاري صرف نظر مي شود كه باعث كاهش زمان بوت مي شود.
اما ا گر بوت قبلي موفقيت آميز نبوده باشد، بيتDIAG داراي مقدار1 خواهد بود و روال هاي كنترل و تشخيص سخت افزار انجام مي شود.

پيش واكنشي (Pre-fetching)
بهبود بعدي و بزرگ هسته ويندوزXP، اضافه شدن قابليت پيش واكنشي به آن است.اين بدين معني است كه راه انداز بوت هسته سيستم عامل، تمامي داده هايي را كه نياز دارد به طور يك جا واكشي مي كند كه باعث كاهش زمان دستيابي ديسك و در نتيجه افزايش سرعت بوت سيستم مي گردد. راه انداز بوت ويندوزXP اساسا به منظور پيش واكشي همزمان درايورها و كدهاي ديگري كه بارگذاري و اجراي آنها در هنگام بوت حياتي و مهم است، تماما از اول بازنويسي شده است. علاوه بر بارگذاري همزمان و موازي درايورها و كدهاي راه انداز، ويندوزXP تا آنجا كه بتواند بارگذاري و راه اندازي درايورها را سريعترانجام مي دهد. در واقع حتي هنگامي كه شما ميز كار ويندوزXP را مي بينيد بسياري از درايورها هنوز نصب نشده اند. در حالي كه نسخه هاي قبلي ويندوز پيش از نمايان ساختن ميز كار، راه اندازي تمام درايورها را كامل مي كردند. به عنوان مثال ويندوز XP درايورهاي شبكه را در اين مرحله بارگذاري مي كند، اما آن ها را تا زماني كه ميز كار بالا آمده و در حال اجرا باشد به طور كامل راه اندازي نمي كند. البته يك استثناي بزرگ براي اين حالت وجود دارد وآن حالتي است كه كامپيوتر شما بخشي از يك Domain شبكه است، كه در آن حالت تمام درايورها بايد تماما پيش از رسيدن به مرحله تاييد ورود كاربرو Login كردن، فعال بارگذاري و راه اندازي شوند. اگر در ويندوزXP شما برخي از منابع شبكه اي مانند درايو شبكه، چاپگرشبكه، سي دي درايو راه دور در شبكه و... به درايوهاي شبكه نگاشت شده اند، دليل اينكه در بسياري از مواقع، درست بعد از بوت، قادر به كار با آنها نمي باشيدهمين امر است.
تسريع و بهبود بزرگ ديگري كه در روند بوت و زمان آن انجام شده است، هنگامي ديده مي شود كه ويندوزXP شروع به چيدن پوياي مكان فيزيكي تاييد درايور در ويندوزXP از نصب بدون اجازه درايورهاي نا معتبرو ناشناس جلوگيري مي كند.

بهبود در حافظه
بعد از آنكه سيستم بوت شد و بالا آمد، يكي از بهبودهاي اصلي ويندوز يعني روال هاي مديريت حافظه كه تماما از اول بازنويسي شده اند شروع به ايفاي نقش مي كنند.
حافظه بسته به اهميت محتواي آن، توسط ويندوزبه دو دسته تقسيم بندي مي شود. گروه اول، حافظه صفحه بندي نشده است. اين حافظه زمان زمان بسيار زيادي را، حتي براي خود روال مديريت حافظه كه بايد هميشه در حافظه فيزيكي قرار داشته باشد مصرف مي كند. گروه دوم، حافظه صفحه بندي شده است كه اكثريت حافظه سيستم شما را تشكيل مي دهد. استفاده از اين نوع حافظه خطرات كمتري را در مواقع بحراني سيستم در بر دارد و لذا ويندوز مي تواند در صورب نياز به حافظه فيزيكي بيشتر، با خيال آسوده آن را توسط مدير حافظه مجازي به روي ديسك منتقل كند.
ويندوز، حافظه رابه صفحات4 كيلو بايتي تقسيم بندي مي كند واين صفحات توسط سيستمي ازFlagها مديريت مي شوند كه مدخل هاي جدول صفحات يا Page Table Entries(PTE) نام دارند.هرPTE حاوي اطلاعاتي در باره صفحه اي است كه به آن تخصيص داده شده و نيز شامل اينكه آيا آن صفحه در حال استفاده است يا خير. ويندوزXP تعداد اينPTE هارا به اندازه اي افزايش داده است كه بتواند تا 1.3 گيگا بايت حافظه را پوشش دهد كه بدين معني است كه هسته سيستم عامل مي تواند حافظه را به صورت بهينه تري بدون نياز به پاكسازي PTEها و استفاده مجدد از آن ها مورد استفاده قرار دهد.