هندسة وعمارة نظام ويندوز إن تي
هندسة وعمارة ويندوز (Windows NT)، عبارة عن مجموعة من أنظمة التشغيل التي تنتجها وتبيعها شركة Microsoft ، وهي بالأصل عبارة عن تصميم متعدد الطبقات يتكون من عنصرين رئيسيين وهما، وضع المستخدم ووضع kernel . يعتبر النظام هذا نظام وقائي ومهيأ لعمليات إعادة الدخول الأحادي ومخصص لتلبية وتنفيذ عدة مهام في آن واحد، كونه نظام تشغيلي (متعدد الوظائف)، والذي تم تصميمه للعمل مع المعالجات ذات الخواص الأحادية وأيضاً المعالجات المتعددة المتماثلة (SMP) المستندة إلى أجهزة الكمبيوتر. ومن أجل معالجة طلبات الإدخال / والإخراج (I / O)، فإنه يستخدم خصائص I / O التي تحركها الحزمة المطلوبة، والذي يستخدم حزم I / O بطلب من (IRPs) و I / O الغير متزامن. بدءًا من نظام التشغيل Windows XP ، بدأت شركة Microsoft في توفير إصدارات 64 بت من نظام التشغيل Windows ؛ قبل ذلك، كانت هناك إصدارات 32 بت فقط من أنظمة التشغيل هذه.

البرامج والأنظمة الفرعية في وضع المستخدم محدودة من حيث موارد النظام التي من الممكن الوصول إليها، في حين أن وضع kernel لديه وصول غير مقيد إلى ذاكرة النظام والأجهزة الخارجية. يتمتع وضع Kernel في نظام التشغيل Windows NT بالوصول الكامل إلى موارد النظام والأجهزة للكمبيوتر. kernel Windows NT هو kernel مختلط؛ حيث أنه يشتمل على البنية بواسطة kernel بسيط، وطبقة تجريد الأجهزة المسماة بـ (HAL)، وبرامج التشغيل، ومجموعة من الخدمات (تُسمى جماعيًا Executive)، وكلها موجودة في وضع kernel. 

يتكون وضع المستخدم في نظام التشغيل Windows NT من الأنظمة الفرعية القادرة على تمرير طلبات الإدخال / والإخراج إلى برامج تشغيل أجهزة وضع kernel المناسبة باستخدام مدير الإدخال / والإخراج (I/O). تتكون طبقة وضع المستخدم في نظام التشغيل Windows NT من «النظم الفرعية للبيئة»، التي تقوم بتشغيل التطبيقات المكتوبة للعديد من أنواع أنظمة التشغيل المختلفة، و «النظام الفرعي المتكامل»، الذي يقوم بدوره على تشغيل وظائف خاصة بالنظام نيابة عن الأنظمة الفرعية للبيئة. يمنع وضع kernel خدمات وتطبيقات وضع المستخدم من الوصول إلى المناطق الهامة في نظام التشغيل والتي يجب ألا يكون لها حق الوصول إليها.

تتعامل واجهات Executive ، مع جميع الأنظمة الفرعية لوضع المستخدم، ومع I / O ، وإدارة الكائنات، والأمن وإدارة العمليات. تقع النواة (kernel) بين طبقة تجريد الأجهزة والسلطة التنفيذية لتوفير تزامن المعالجات ذات الخواص المتعددة ، وجدول عمليات الخيط والترحيل والإرسال، ومعالجة الملائمة وإرسال الاستثناء. أيضاً، النواة مسؤولة عن تهيئة برامج تشغيل الأجهزة عند بدء عمليات التشغيل. تتواجد وتتمحور برامج التشغيل التي وضع Kernel في ثلاثة مستويات رئيسية هي: -برامج التشغيل العليا -وبرامج التشغيل المتوسطة -وبرامج التشغيل ذات المستوى المنخفض. يوجد Windows Driver Model (WDM) في الطبقة المتوسطة، حيث أنه تم تصميمها بشكل أساسي لتكون متوافقة مع مصدر تشغيل ثنائي بين نظامي التشغيل Windows 98 وWindows 2000 . برامج التشغيل ذا المستوى المنخفض هي إما برامج تشغيل أجهزة Windows NT القديمة التي تتحكم في الجهاز مباشرة أو يمكن أن تكون ناقل أجهزة التوصيل والتشغيل (PnP).

وضع المستخدم 
يتكون وضع المستخدم من العديد من العمليات المعرفة من قبل النظام و DLLs.

تسمى الواجهة بين تطبيقات وضع المستخدم ووظائف kernel لنظام التشغيل «نظام فرعي للبيئة». يمكن أن يحتوي نظام التشغيل Windows NT على أكثر من نظام فرعي واحد، وكل تطبيق يكون تحت مجموعة API مختلفة. تم تصميم هذه الآلية لدعم التطبيقات المكتوبة لأنواع مختلفة من أنظمة التشغيل. وللتوضيح، لا يمكن لأي من النظم الفرعية للبيئة الوصول مباشرة إلى الأجهزة؛ حيث أنه فقط يتم الوصول إلى وظائف الأجهزة عن طريق الاتصال في الإجراءات التي تكون في وضع kernel.

هناك أربعة أنظمة فرعية بيئية رئيسية ألا وهي: -النظام الفرعي من Win32 -والنظام الفرعي من OS / 2 -والنظام الفرعي من Windows لنظام Linux -ونظام POSIX الفرعي. بالأسفل، شرح مبسط ومختصر للأنظمة الفرعية البيئية الأربعة، ويشمل الشرح أهم المكونات والخصائص، وبعض من العمليات المدمجة.

 يمكن للنظام الفرعي من بيئة Win32 تشغيل تطبيقات Windows 32 بت. وللتفصيل بشكل أكثر، إنه يحتوي على وحدة التحكم الخاصة به وكذلك دعم نافذة النص، ودعم نافذة الإغلاق ومعالجة الخطأ الثابت لجميع النظم البيئية الأخرى. كما أنه يدعم Virtual DOS Machines (VDMs)، والتي تسمح بتشغيل تطبيقات MS-DOS و Windows 16- Win (Win16) على Windows NT. يوجد VDM MS-DOS معين والذي يعمل في مساحة العنوان الخاصة به والذي يحاكي Intel 80486 ويعمل على تشغيل MS-DOS 5.0. برامج Win16 ، ومع ذلك، تعمل في Win16 VDM. يعمل كل برنامج افتراضيًا في نفس العملية وبنفس التسلسل العملي المسبق، وبالتالي يستخدم نفس مساحة العنوان، ويعطي Win16 VDM لكل برنامج مؤشر ترابط خاص به يمكن تشغيله عليه. ومع ذلك، يسمح Windows NT للمستخدمين بتشغيل برنامج Win16 في Win16 VDM بشكل منفصل، والذي يسمح للبرنامج بتعدد المهام بشكل استباقي، لأن Windows NT سوف يستبق عملية VDM بأكملها، والتي تحتوي فقط على تطبيق واحد قيد التشغيل. تتضمن عملية النظام الفرعي للبيئة Win32 أيضًا وظيفة إدارة النوافذ، والتي تسمى أحيانًا بوظيفة «مدير النوافذ». يعالج مدير النوافذ أحداث الإدخال (مثل عمليات الإدخال التي تكون مصدرة من لوحة المفاتيح أو الماوس)، ثم يمررها على هيئة رسائل إلى التطبيقات التي تحتاج إلى تلقي هذا الإدخال. كل تطبيق سيكون مسؤول عن رسم أو تحديث النوافذ والقوائم الخاصة به، استجابةً لهذه الرسائل.
 يدعم النظام الفرعي للبيئة OS / 2 تطبيقات OS / 2 المستندة إلى الأحرف 16 بت ويحاكي OS / 2 1.x ، ولكن ليس 32 بت أو تطبيقات OS / 2 الرسومية كما هو مستخدم مع OS / 2 2.x أو الأحدث، على أجهزة x86 فقط. لتشغيل برامج 1.x الرسومية OS / 2، يجب تثبيت النظام الفرعي Windows NT ليعمل على الوظيفة الإضافية لإدارة العروض التقديمية. كان الإصدار الأخير من Windows NT الذي يحتوي على نظام فرعي OS / 2 هو نظام التشغيل Windows 2000 ؛ حيث أنه تمت إزالته لاحقاً، اعتبارًا من نظام التشغيل Windows XP.
 يدعم النظام الفرعي لبيئة POSIX التطبيقات المكتوبة بصرامة إما لمعيار POSIX.1 أو معايير ISO / IEC ذات الصلة. تم استبدال هذا النظام الفرعي بـ Interix ، وهو جزء من خدمات Windows لـ UNIX . وللمعلومية، تم استبدال هذا النظام بدوره الكامل بنظام Windows الفرعي لنظام Linux .

يتعامل النظام الفرعي للأمان مع رموز الأمان، ويمنح أو يرفض الوصول إلى حسابات المستخدمين بناءً على أذونات الموارد، ويعالج طلبات تسجيل الدخول ويبدأ في مصادقة تسجيل الدخول، ويحدد موارد النظام التي يجب مراجعتها بواسطة Windows NT. كما أنه يعتني هذا النظام الفرعي للأمان بـ Active Directory. تطبق خدمة محطة العمل معيد التوجيه على الشبكة، وهو يكون على جانب العميل لمشاركة الملفات وملفات الطباعة من Windows ، ويقوم أيضاً بتنفيذ الطلبات المحلية على الملفات والطابعات البعيدة عن طريق «إعادة توجيهها» إلى الخوادم المناسبة على الشبكة. ومن جهة وظيفية أخرى، تتيح خدمة الخادم لأجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة الوصول إلى مشاركات الملفات والطابعات المشتركة التي يوفرها النظام المحلي.

وضع النواة (kernel) 
وكما تم شرحه سابقاً، يتمتع وضع kernel الخاص بنظام التشغيل Windows NT بالوصول الكامل إلى موارد الجهاز والنظام للكمبيوتر ويقوم بتشغيل التعليمات البرمجية في منطقة ذاكرة محمية. علاوة على ذلك، إنه يتحكم في الوصول إلى الجدولة وتحديد أولويات الخيط وإدارة الذاكرة والتفاعل مع الأجهزة. يمنع وضع kernel خدمات وتطبيقات وضع المستخدم من الوصول إلى المناطق الحرجة في نظام التشغيل والتي لا ينبغي لهما الوصول إليها؛ ويجب أن تطلب عمليات وضع المستخدم من وضع kernel إجراء مثل هذه العمليات نيابة عنهم.

بينما تدعم بنية وبيئة x86 أربعة مستويات امتياز مختلفة (مرقمة من 0 إلى 3)، يتم استخدام مستويات الامتياز الشديدة فقط. يتم تشغيل برامج Usermode باستخدام CPL 3 ، ويتم تشغيل kernel باستخدام CPL 0. وغالبًا ما يشار إلى هذين المستويان باسم "ring 3" و "ring 0"، على التوالي. تم اتخاذ قرار التصميم هذا لتحقيق قابلية نقل الشفرة لأنظمة RISC التي تدعم مستويان فقط من الامتيازات،  على الرغم من أن هذا يقطع التوافق مع تطبيقات OS / 2 التي تحتوي على شرائح امتياز I / O والتي تحاول جاهداً الوصول مباشرة إلى الأجهزة.

تتضمن التعليمات البرمجية التي يتم تشغيلها في وضع kernel ما يلي:

-السلطة التنفيذية، والتي تتكون في حد ذاتها من العديد من الوحدات التي تقوم بمهام محددة؛

-النواة، والتي توفر خدمات منخفضة المستوى تستخدمها السلطة التنفيذية؛ وهي طبقة تجريد الأجهزة (HAL)؛ وأقراص النواة .

خدمات النظام التنفيذي 
تشكل خدمات Windows Executive جزء وضع kernel ذو المستوى المنخفض، ويتم تضمينها في الملف NTOSKRNL.EXE . وهو يتعامل مع وحدات وعمليات الإدخال والإخراج I / O ، وإدارة الأشياء، والأمن وإدارة العمليات. هذه الخدمات تكون مقسمة إلى عدة أنظمة فرعية ، من بينها:

 Cache Manager ، (مدير ذاكرة التخزين المؤقت).
 Configuration Manager ، (مدير التهيئة والإعداد).
 I / O Manager ، (مدير أجهزة وعمليات الإدخال والإخراج).
 Local Procedure Call (LPC) (إستدعاء الإجراءات المحلية).
 Memory Manager ، (مدير الذاكرة).
 Object Manager ، (مدير الكائنات).
 Process Structure ، (هيكل العملية).
 Security Reference Monitor (SRM) ، (مراقب مرجع الأمان).

(سنتعرف بالأسفل على كل هذه المكونات والنظم الفرعية).

كل تلك المكونات أو الأنظمة الفرعية السابقة تكون مجمعة معًا، حيث يمكن أن تسمى تلك الأنظمة بـ«خدمات النظام» أو حتى أيضاً بـ «مكونات الخدمات التنفيذية» (Internal Name Nt). يتم تنفيذ خدمات النظام (Internal Name Nt)، في مكالمات أو طلبات النظام، على هذا المستوى أيضًا، باستثناء عدد قليل جدًا من المكالمات مباشرة إلى طبقة kernel للحصول على أداء أفضل.

يشير المصطلح «خدمات النظام» في هذا السياق عمومًا إلى روتين قابل للاستدعاء أو إلى مجموعة من الإجراءات القابلة للاستدعاء. يختلف هذا عن مفهوم «عمليات النظام»، وهو مكون في وضع المستخدم يشبه إلى حد ما البرمجيات الخفية في أنظمة التشغيل المشابهة لـ Unix .

 مدير الكائنات
 إن Object Manager هو نظام فرعي تنفيذي، حيث يجب على جميع الأنظمة الفرعية التنفيذية الأخرى، وخاصة مكالمات النظام، المرور للوصول إلى موارد Windows NT - مما يجعلها في الأساس خدمة بنية تحتية لإدارة الموارد.  يتم استخدام «مدير الكائنات» لتقليل الازدواجية في وظائف إدارة موارد الكائن في الأنظمة الفرعية التنفيذية الأخرى، مما قد يؤدي إلى حدوث خلل وجعل تطوير Windows NT أكثر صعوبة.  وبالنسبة أيضاً لمدير الكائنات، فإن كل مورد هو كائن، سواء كان ذلك المورد هو مورد فعلي (مثل نظام الملفات أو الأجهزة الطرفية) أو مورد منطقي (مثل ملف). يحتوي كل كائن على بنية أو نوع كائن يجب على مدير الكائنات معرفته.

 إنشاء الكائنات هي عملية تأتي وتمر على مرحلتين وهما، - الإنشاء -والإدخال . يؤدي الإنشاء إلى تخصيص كائن فارغ وحجز أي موارد مطلوبة من قبل مدير الكائنات، مثل اسم (اختياري) في مساحة الاسم. في حالة نجاح عملية الإنشاء هذه، يملأ النظام الفرعي المسؤول عن الإنشاء الكائن الفارغ.  أخيرًا، إذا اعتبر النظام الفرعي بأن عملية التهيئة ناجحة، فإنه يوجه مدير الكائنات لإدراج الكائن، مما يجعله قابلاً للوصول من خلال اسمه (الاختياري) أو ملف تعريف ارتباط يسمى المقبض .  من ذلك الحين فصاعدًا، تتم إدارة عمر الكائن بواسطة مدير الكائنات، والأمر متروك للنظام الفرعي للحفاظ على الكائن في حالة كونه صالح للعمل أو ريثما يتم الإشارة إليه بواسطة مدير الكائن للتخلص منه. 

 المقابض هي بمثل معرفات تمثل مرجعًا لمورد kernel من خلال قيمة غير شفافة. وبالمثل، فإن فتح كائن من خلال اسمه يخضع لفحوصات أمنية، لكن التصرف من خلال مقبض مفتوح موجود يقتصر فقط على مستوى الوصول المطلوب عند فتح الكائن أو إنشاؤه.

 تحدد أنواع الكائنات إجراءات الكائن وأي بيانات خاصة بالكائن. وبهذه الطريقة، يسمح مدير الكائن لنظام التشغيل Windows NT بأن يكون نظام تشغيل موجه للكائنات، حيث يمكن اعتبار أنواع الكائنات فئات متعددة الأشكال تحدد كل تلك الكائنات. معظم الأنظمة الفرعية، مع استثناء ملحوظ في مدير الإدخال والإخراج I / O Manager ، فهي تعتمد على التطبيق الافتراضي لجميع إجراءات نوع الكائن.

 يخزن كل مثيل لكائن تم إنشاؤه اسمه والمعلمات التي يتم تمريرها إلى وظيفة إنشاء الكائن وسمات الأمان ومؤشر إلى نوع الكائن الخاص به. وللتفصيل، يحتوي الكائن أيضًا على إجراء لإغلاق الكائن وعدد مرجعي لإعلام مدير الكائن بعدد الكائنات الأخرى الموجودة في النظام التي تشير إلى هذا الكائن وبالتالي يحدد ما إذا كان يمكن إتلاف هذا الكائن عند إرسال طلب قريب إليه.  للتوضيح، كل كائن مسمى يكون موجود في مساحة اسم كائن هرمي.

 مدير ذاكرة التخزين المؤقت
 ينسق هذا النظام الفرعي بشكل وثيق مع برامج تشغيل Memory Manager و I / O Manager و I / O لتوفير ذاكرة تخزين مؤقتة مشتركة للملف / I العادية. يعمل Windows Cache Manager على كتل الملفات (بدلاً من كتل الأجهزة)، من أجل التشغيل المتسق بين الملفات المحلية والبعيدة، ويضمن درجة معينة من التماسك مع طرق العرض المعينة من الذاكرة للملفات، لأن كتل ذاكرة التخزين المؤقت هي حالة خاصة من الذاكرة المعينة، عوضاً عن طرق العرض وذاكرة التخزين المؤقتة التي تفتقد وتتعرض بحالة خاصة من أخطاء الصفحة.

 مدير التهيئة والإعداد
 هذا المكون أو (النظام الفرعي) يقوم بتنفيذ تحرير سجلات النظام (سجلات ويندوز).

 مدير الإدخال والإخراج
 يسمح هذا التكوين للأجهزة بالتواصل مع الأنظمة الفرعية لوضع المستخدم. حيث أنه يقوم بترجمة أوامر القراءة والكتابة في وضع المستخدم إلى قراءة أو كتابة IRP التي يتم تمريرها إلى برامج تشغيل الأجهزة. يقبل طلبات إدخال / إخراج نظام الملفات وترجمتها إلى مكالمات وإستدعائات خاصة بالجهاز، ويمكنه دمج برامج تشغيل الأجهزة منخفضة المستوى التي تتعامل مباشرة مع الأجهزة إما لقراءة المدخلات أو مخرجات الكتابة. ويتضمن أيضًا إدارة ذاكرة التخزين المؤقت لتحسين أداء القرص عن طريق تخزين طلبات القراءة مؤقتًا والكتابة إلى القرص في الخلفية.

 استدعاء الإجراءات المحلية (LPC)
 يوفر هذا النظام الفرعي منافذ اتصال بين العمليات، مع دلالات الاتصال. يتم استخدام منافذ LPC بواسطة الأنظمة الفرعية لوضع المستخدم للتواصل مع عملائها، والأنظمة الفرعية التنفيذية للتواصل مع الأنظمة الفرعية لوضع المستخدم، وكأساس للنقل المحلي لـ Microsoft RPC .

 مدير الذاكرة
 يدير مدير الذاكرة الذاكرة الظاهرية (الافتراضية)، ويقوم بالتحكم في حماية الذاكرة وترحيل الذاكرة من وإلى الذاكرة الفعلية إلى التخزين الثانوي، وينفذ مخصصات للأغراض العامة ومخصصات للذاكرة الفعلية. كما أنه يقوم أو يعمل مثل المحلل للملفات التنفيذية لـ PE ليتيح إمكانية تعيين الملف القابل للتنفيذ أو إلغاء تعيينه في خطوة ذرية واحدة.

 بدءاً من Windows NT Server 4.0 و Terminal Server Edition ، يقوم مدير الذاكرة بتطبيق ما يسمى بمساحة الجلسة ، ومجموعة من ذاكرة وضع kernel التي تخضع لتبديل السياق تمامًا مثل ذاكرة وضع المستخدم. يتيح ذلك مثيلات متعددة للنظام الفرعي من Win32 - ووضع kernel وبرامج تشغيل GDI كلها تعمل جنباً إلى جنب، على الرغم من أوجه القصور في تصميمها الأولي. تتم مشاركة كل مساحة جلسة من خلال العديد من العمليات، ويشار إليها بشكل جمعي باسم «جلسة» أو بالإنجليزية (Session).
 لضمان درجة قوية من العزل بين الجلسات دون تقديم نوع جديد من الكائنات، تتم معالجة الارتباط بين العمليات والجلسات بواسطة مراقب مرجع الأمان، كسمة لموضوع الأمان (الرمز المميز)، ولا يمكن تغييره إلا أثناء الاحتفاظ بامتيازات خاصة .
 ترجع الطبيعة غير المعقدة نسبيًا والمخصصة للجلسات إلى حقيقة أنها لم تكن جزءًا من التصميم الأولي، ويجب تطويرها، مع الحد الأدنى من الانقطاع للخط الرئيسي، بواسطة جهة خارجية من قبل (Citrix Systems) كشرط أساسي لمنتج خادم المحطة الطرفية الخاص بهم لنظام التشغيل Windows NT ، وتسمى بـ WinFrame . بدايةً من نظام التشغيل Windows Vista ، أصبحت الجلسات أخيرًا جزءًا مناسبًا من بنية Windows، حيث أنه لم يعد بناء مدير الذاكرة يتسلل إلى وضع المستخدم بشكل غير مباشر من خلال Win32 ، بل تم توسيعه إلى تجريد واسع الانتشار يؤثر على معظم الأنظمة الفرعية التنفيذية. في الواقع، يؤدي الاستخدام المنتظم لنظام التشغيل Windows Vista دائمًا إلى بيئة متعددة الجلسات.

 هيكل العملية
 يعالج هيكل العملية إنشاء مؤشرات الترابط وإنهائها، ويقوم بتنفيذ مفهوم Job ، وهو مجموعة من العمليات التي يمكن إنهاؤها ككل، أو وضعها تحت قيود مشتركة (مثل الحد الأقصى الكلي للذاكرة المخصصة، أو وقت وحدة المعالجة المركزية). تم تقديم مفهوم (Job) ككائنات مهمة في نظام التشغيل Windows 2000 .

 مدير التوصيل والتشغيل
 يعالج مدير التوصيل والتشغيل ويدعم اكتشاف الجهاز وتثبيته في وقت التمهيد. ويتحمل أيضًا مسؤولية إيقاف وبدء تشغيل الأجهزة حسب الطلب - يمكن أن يحدث هذا عندما تكتسب مسار (مثل USB أو IEEE 1394 FireWire) جهازًا جديدًا وتحتاج إلى تحميل برنامج تشغيل الجهاز لدعمه. يتم تطبيق الجزء الأكبر منه فعليًا في وضع المستخدم، في خدمة التوصيل والتشغيل ، التي تتولى المهام المعقدة في كثير من الأحيان المتمثلة في تثبيت برامج التشغيل المناسبة، وإخطار الخدمات والتطبيقات بوصول الأجهزة الجديدة، وعرض واجهة المستخدم الرسومية للمستخدم.

 مدير الطاقة
 يتعامل هذا التكوين مع أحداث الطاقة (انقطاع التيار الكهربائي، الاستعداد، السبات، إلخ) وإخطار الأقراص والأجهزة المتأثرة بـ IRPs الخاصة (Power IRPs).

 مراقب مرجع الأمان (SRM)
 هو المرجع الرئيسي لتطبيق قواعد الأمان للنظام الفرعي الأمني المتكامل. وهو يحدد ما إذا كان يمكن الوصول إلى كائن أو مورد، من خلال استخدام قوائم التحكم في الوصول (ACLs)، والتي تتكون في حد ذاتها من إدخالات التحكم في الوصول (ACEs). تحتوي ACEs على معرف أمان (SID) وقائمة من العمليات التي تمنحها ACE مجموعة مختارة من الأمناء - حساب مستخدم أو حساب مجموعة أو جلسة تسجيل الدخول  أو مثل القبول (السماح أو الرفض أو التدقيق) لهذا المورد.  

 واجهة الجهاز الرسومية
 تعد واجهة الجهاز الرسومية مسؤولة عن مهام مثل رسم الخطوط والمنحنيات وتقديم الخطوط ومعالجة اللوحات. وضعت سلسلة إصدارات Windows NT 3.x مكون GDI في النظام الفرعي لوقت تشغيل العميل / الخادم في وضع المستخدم، ولكن تم نقل هذا إلى وضع kernel مع نظام التشغيل Windows NT 4.0 لتحسين أداء الرسومات.

النواة 
تقع النواة بين HAL والسلطة التنفيذية وتوفر تزامن مع المعالجات ذات الخواص المتعددة، والجدولة والمقاطع والجدولة الخاصة مع عمليات الإرسال، ومعالجة الملائمة وإرسال الاستثناء ؛ كما أنها مسؤولة عن تهيئة برامج تشغيل الأجهزة عند بدء التشغيل والتي تعتبر ضرورية لتشغيل نظام التشغيل وعمليات إستعداده. أي أن النواة تؤدي جميع مهام النواة الصغيرة التقليدية تقريبًا ؛ وتعد بمثابة التمييز الصارم بين Executive و Kernel ، وهي أبرز بقايا تصميم microkernel الأصلي، وتشير وثائق التصميم التاريخي باستمرارها إلى مكون kernel باسم "microkernel".

تتداخل النواة غالبًا مع مدير العمليات.  مستوى التجريد هو أن النواة لا تستدعي أبدًا مدير العملية، فقط في الاتجاه المعاكس (باستثناء عدد قليل من الحالات، التي لا تزال مخصصة إلى درجة الاعتماد الوظيفي).

برامج التشغيل بوضع Kernel 
يستخدم Windows NT برامج تشغيل الأجهزة في وضع kernel لتمكينها من التفاعل مع الأجهزة. يحتوي كل من برامج التشغيل على إجراءات نظام محددة بشكل جيد وإجراءات داخلية يتم تصديرها إلى بقية نظام التشغيل. يُنظر إلى جميع الأجهزة بواسطة رمز وضع المستخدم ككائن ملف في مدير الإدخال والإخراج (I / O)، على الرغم من أنه بالنسبة لمدير الإدخال والإخراج نفسه، فإن الأجهزة تُعتبر مثل كائنات الجهاز، والتي تُعرف بأنها إما كائنات أو جهاز أو برنامج تشغيل. تكون برامج التشغيل في وضع Kernel على ثلاثة مستويات مهمة وهي: -برامج التشغيل العليا، -وبرامج التشغيل المتوسطة ، -وبرامج التشغيل ذات المستوى المنخفض. تعتمد برامج تشغيل المستوى الأعلى ، مثل برامج تشغيل نظام الملفات لـ FAT وNTFS ، على برامج تشغيل متوسطة. تتألف برامج التشغيل المتوسطة من برامج تشغيل الوظائف - أو برنامج التشغيل الرئيسي لجهاز معين ومحدد - حيث أنه يتم تحديده اختيارياً بين برامج تشغيل لعوامل التصفية ذات المستوى الأدنى والعالي. يعتمد برنامج التشغيل الوظيفي على برنامج تشغيل ناقل - أو برنامج تشغيل يخدم وحدة تحكم ناقل أو مهايئ أو جسر - والذي يمكن أن يحتوي على برنامج تشغيل لعامل تصفية ناقل اختياري يكون متواجد بينه وبين برنامج تشغيل الوظيفة. تعتمد برامج التشغيل المتوسطة على برامج تشغيل المستوى الأدنى وذلك من اجل أن تعمل. يوجد طراز برنامج تشغيل Windows (WDM) في الطبقة المتوسطة. برامج التشغيل ذات المستوى الأدنى هي إما برامج تشغيل جهاز Windows NT القديمة التي تتحكم في جهاز مباشرة أو يمكن أن تكون ناقل أجهزة PnP. تتحكم برامج التشغيل ذات المستوى الأدنى هذه بشكل مباشر في الأجهزة ولا تعتمد على أي برامج تشغيل أخرى.

طبقة المواد الصلبة 
طبقة تجريد أجهزة Windows NT ، أو طبقة تجريد الأجهزة (HAL) أو كما تسمى بـ «طبقة المواد الصلبة»، هي طبقة تتواجد بين الأجهزة الفعلية للكمبيوتر ونظام التشغيل. تم تصميمها لإخفاء الاختلافات في الأجهزة وتوفير نظام أساسي ثابت يتم تشغيل النواة عليه. تتضمن طبقة تجريد الأجهزة (HAL) تعليمات برمجية خاصة بالأجهزة لتتحكم في واجهات الإدخال / والإخراج ووحدات تحكم المقاطعات وعمليات المعالجات ذات الخصائص المتعددة.

ومع ذلك ، على الرغم من غرض تلك الطبقة ومكانها المعين داخل الهيكل العملي للنظام ، فإن طبقة تجريد الأجهزة هذه ليست طبقة تقع تمامًا أسفل النواة ، والطريقة التي تتواجد وتقع عليها هذه الطبقة هي فعلياً مدمجة تحت خواص المسؤول التنفيذي للنواة.

ولكن ورغم كل ذلك ، تعتمد جميع تطبيقات HAL المعروفة إلى حد ما على النواة نفسها ، أو حتى على عمليات السلطة التنفيذية (التي تم شرحها مسبقاً). في الممارسة العملية ، هذا يعني أن متغيرات kernel و HAL تأتي في مجموعات مطابقة مصممة خصيصًا للعمل معًا.

ولا سيما بأن تجريد الأجهزة هو أمر لاينطوي على استخلاص مجموعة التعليمات، التي تقع عادة في إطار مفهوم أوسع من مفهوم القابلية. يتم إجراء «خلاصة مجموعة التعليمات»، عند الضرورة (مثل معالجة المراجعات العديدة لمجموعة التعليمات x86 ، أو محاكاة معالج رياضيات مفقود)، بواسطة kernel ، أو عبر محاكاة الأجهزة الافتراضية.

مراجع 

نظم تشغيل حسب المعمارية
أنوية نظم التشغيل
ويندوز إن تي
هندسة و عمارة ويندوز ( Windows NT ) ، عبارة عن مجموعة من أنظمة التشغيل التي تنتج ها وت بيع ها شركة Microsoft ، و هي بالأصل عبارة عن تصميم متعدد ا الطبقات يتكون من عنصرين رئيسيين و هما ، وضع المستخدم و وضع kernel\ . يعتبر النظام هذا نظام وقائي ومهيأ ل عمليات إعادة الدخول الأحادي ومخصص ل تلبية و تنفيذ عدة مهام في آن واحد ، كون ه نظام تشغيلي ( متعدد الوظائف ) ، و الذي تم تصميم ه ل العمل مع المعالجات ذات الخواص الأحادية و أيضا المعالجات المتعددة المتماثلة ( SMP ) المستندة إلى أجهزة الكمبيوتر . و من أجل معالجة طلبات الإدخال / وال إخراج ( I / O ) ، ف إن ه يستخدم خصائص I / O التي تحرك ها الحزمة المطلوبة ، و الذي يستخدم حزم I / O ب طلب من ( IRPs ) و I / O الغير متزامن . بدءًا من نظام التشغيل Windows XP ، بدأت شركة Microsoft في توفير إصداراتبت من نظام التشغيل Windows ؛ قبل ذلك ، كانت هناك إصداراتبت فقط من أنظمة التشغيل هذه . البرامج والأنظمة الفرعية في وضع المستخدم محدودة من حيث موارد النظام التي من الممكن الوصول إلي ها ، في حين أن وضع kernel لدي ه وصول غير مقيد إلى ذاكرة النظام و الأجهزة الخارجية . يتمتع وضع Kernel في نظام التشغيل Windows NT ب الوصول الكامل إلى موارد النظام و الأجهزة للكمبيوتر . kernel Windows NT هو kernel مختلط ؛ حيث أن ه يشتمل على البنية ب واسطة kernel بسيط ، وطبقة تجريد الأجهزة المسماة بـ ( HAL ) ، و برامج التشغيل ، و مجموعة من الخدمات ( تُسمى جماعيًا Executive ) ، و كل ها موجودة في وضع kernel . يتكون وضع المستخدم في نظام التشغيل Windows NT من الأنظمة الفرعية القادرة على تمرير طلبات الإدخال / وال إخراج إلى برامج تشغيل أجهزة وضع kernel المناسبة ب استخدام مدير الإدخال / وال إخراج ( I / O ) . تتكون طبقة وضع المستخدم في نظام التشغيل Windows NT من « النظم الفرعية ل البيئة » ، التي تقوم بتشغيل التطبيقات المكتوبة ل العديد من أنواع أنظمة التشغيل المختلفة ، و « النظام الفرعي المتكامل » ، الذي يقوم ب دور ه على تشغيل وظائف خاصة ب النظام نيابة عن الأنظمة الفرعية ل البيئة . يمنع وضع kernel خدمات وتطبيقات وضع المستخدم من الوصول إلى المناطق الهامة في نظام التشغيل و التي يجب أن لا يكون ل ها حق الوصول إلي ها . تتعامل واجهات Executive ، مع جميع الأنظمة الفرعية ل وضع المستخدم ، و مع I / O ، و إدارة الكائنات ، و الأمن و إدارة العمليات . تقع ال نواة ( kernel ) بين طبقة تجريد الأجهزة و السلطة التنفيذية ل توفير تزامن المعالجات ذات الخواص المتعددة ، وجدول عمليات الخيط وال ترحيل وال إرسال ، و معالجة الملائمة و إرسال الاستثناء . أيضاً ، ال نواة مسؤولة عن تهيئة برامج تشغيل الأجهزة عند بدء عمليات التشغيل . تتواجد وتتمحور برامج التشغيل التي وضع Kernel في ثلاثة مستويات رئيسية هي : - برامج التشغيل العليا - و برامج التشغيل المتوسطة - و برامج التشغيل ذات المستوى المنخفض . يوجد Windows Driver Model ( WDM ) في الطبقة المتوسطة ، حيث أن ه تم تصميم ها ب شكل أساسي ل تكون متوافقة مع مصدر تشغيل ثنائي بين نظامي التشغيل WindowsوWindows . برامج التشغيل ذا المستوى المنخفض هي إما برامج تشغيل أجهزة Windows NT القديمة التي تتحكم في الجهاز مباشرة أو يمكن أن تكون ناقل أجهزة ال توصيل والتشغيل ( PnP ) . وضع المستخدم يتكون وضع المستخدم من العديد من العمليات المعرفة من قبل النظام و DLLs . تسمى الواجهة بين تطبيقات وضع المستخدم ووظائف kernel ل نظام التشغيل « نظام فرعي ل البيئة » . يمكن أن يحتوي نظام التشغيل Windows NT على أكثر من نظام فرعي واحد ، و كل تطبيق يكون تحت مجموعة API مختلفة . تم تصميم هذه الآلية ل دعم التطبيقات المكتوبة لأنواع مختلفة من أنظمة التشغيل . وللتوضيح ، لا يمكن ل أي من النظم الفرعية ل البيئة الوصول مباشرة إلى الأجهزة ؛ حيث أن ه فقط يتم الوصول إلى وظائف الأجهزة عن طريق الاتصال في الإجراءات التي تكون في وضع kernel . هناك أربعة أنظمة فرعية بيئية رئيسية أن لا و هي : - النظام الفرعي من Win32 - و النظام الفرعي من OS / - و النظام الفرعي من Windows ل نظام Linux - و نظام POSIX الفرعي . بالأسفل ، شرح مبسط ومختصر للأنظمة الفرعية البيئية الأربعة ، و يشمل الشرح أهم المكونات والخصائص ، و بعض من العمليات المدمجة . يمكن ل النظام الفرعي من بيئة Win32 تشغيل تطبيقات Windowsبت . ولل تفصيل ب شكل أكثر ، إن ه يحتوي على وحدة التحكم الخاصة ب ه و كذٰلك دعم نافذة النص ، و دعم نافذة ال إغلاق و معالجة الخطأ الثابت ل جميع النظم البيئية الأخرى . كما أن ه يدعم Virtual DOS Machines ( VDMs ) ، و التي تسمح بتشغيل تطبيقات MS - DOS و Windows Win ( Win16 ) على Windows NT . يوجد VDM MS - DOS معين و الذي يعمل في مساحة العنوان الخاصة ب ه و الذي يحاكي Intelو يعمل على تشغيل MS - D O S 0 . برامج Win16 ، و مع ذلك ، تعمل في Win16 VDM . يعمل كل برنامج افتراضيًا في نفس العملية و ب نفس التسلسل العمل ي المسبق ، و ب التالي يستخدم نفس مساحة العنوان ، و يعطي Win16 VDM ل كل برنامج مؤشر ترابط خاص ب ه يمكن تشغيل ه علي ه . و مع ذلك ، يسمح Windows NT للمستخدمين بتشغيل برنامج Win16 في Win16 VDM ب شكل منفصل ، و الذي يسمح للبرنامج بتعدد المهام ب شكل استباقي ، لأن Windows NT سوف يستبق عملية VDM ب أكمل ها ، و التي تحتوي فقط على تطبيق واحد قيد التشغيل . تتضمن عملية النظام الفرعي ل البيئة Win32 أيضًا وظيفة إدارة النوافذ ، و التي تسمى أحيانًا بوظيفة « مدير النوافذ » . يعالج مدير النوافذ أحداث الإدخال ( مثل عمليات الإدخال التي تكون مصدرة من لوحة المفاتيح أو الماوس ) ، ثم يمرر ها على هيئة رسائل إلى التطبيقات التي تحتاج إلى تلقي هذا الإدخال . كل تطبيق س يكون مسؤول عن رسم أو تحديث النوافذ والقوائم الخاصة ب ه ، استجابةً ل هٰذه الرسائل . يدعم النظام الفرعي ل البيئة OS / تطبيقات OS / المستندة إلى الأحرفبت ويحاكي OS / 1.x ، و لٰكن ليسبت أو تطبيقات OS / الرسومية كما هو مستخدم مع OS / 2.x أو ال أحدث ، على أجهزة x86 فقط . لتشغيل برامجx الرسومية OS / يجب تثبيت النظام الفرعي Windows NT ل يعمل على الوظيفة الإضافية ل إدارة العروض التقديمية . كان ال إصدار الأخير من Windows NT الذي يحتوي على نظام فرعي OS / هو نظام التشغيل Windows ؛ حيث أن ه تمت إزالة ه لاحقاً ، اعتبارًا من نظام التشغيل Windows XP . يدعم النظام الفرعي ل بيئة POSIX التطبيقات المكتوبة بصرامة إما لمعيار POS I X.1 أو معايير ISO / IEC ذات الصلة . تم استبدال هذا النظام الفرعي بـ Interix ، و هو جزء من خدمات Windows لـ UN IX\ . وللمعلومية ، تم استبدال هذا النظام ب دور ه الكامل ب نظام Windows الفرعي ل نظام Linux\ . يتعامل النظام الفرعي للأمان مع رموز الأمان ، و يمنح أو يرفض الوصول إلى حسابات المستخدمين بناءً على أذونات الموارد ، و يعالج طلبات تسجيل الدخول و يبدأ في مصادقة تسجيل الدخول ، و يحدد موارد النظام التي يجب مراجعت ها ب واسطة Windows NT . كما أن ه يعت ني هذا النظام الفرعي للأمان بـ A ctive Directory . تطبق خدمة محطة العمل معيد التوجيه على الشبكة ، و هو يكون على جانب العميل ل مشاركة الملفات وملفات الطباعة من Windows ، و يقوم أيضاً ب تنفيذ الطلبات المحلية على الملفات والطابعات البعيدة عن طريق « إعادة توجيه ها » إلى الخوادم المناسبة على الشبكة . و من جهة وظيفية أخرى ، تتيح خدمة الخادم لأجهزة الكمبيوتر الأخرى على الشبكة الوصول إلى مشاركات الملفات والطابعات المشتركة التي يوفر ها النظام المحلي . وضع ال نواة ( kernel ) و كما تم شرح ه سابقاً ، يتمتع وضع kernel الخاص ب نظام التشغيل Windows NT ب الوصول الكامل إلى موارد الجهاز و النظام للكمبيوتر و يقوم بتشغيل ال تعليمات البرمجية في منطقة ذاكرة محمية . علاوة على ذلك ، إن ه يتحكم في الوصول إلى الجدولة و تحديد أولويات الخيط و إدارة الذاكرة والتفاعل مع الأجهزة . يمنع وضع kernel خدمات وتطبيقات وضع المستخدم من الوصول إلى المناطق الحرجة في نظام التشغيل و التي لا ينبغي ل هما الوصول إلي ها ؛ و يجب أن تطلب عمليات وضع المستخدم من وضع kernel إجراء مثل هذه العمليات نيابة عن هم . بينما تدعم بنية وبيئة x86 أربعة مستويات امتياز مختلفة ( مرقمة من إلى يتم استخدام مستويات الامتياز الشديدة فقط . يتم تشغيل برامج Usermode ب استخدام CPL ، و يتم تشغيل kernel ب استخدام CPL وغالبًا ما يشار إلى هذين المستويان ب اسم " ring و " ring ، على التوالي . تم اتخاذ قرار التصميم هذا ل تحقيق قابلية نقل الشفرة ل أنظمة RISC التي تدعم مستويان فقط من الامتيازات ، على الرغم من أن هذا يقطع التوافق مع تطبيقات OS / التي تحتوي على شرائح امتياز I / O و التي تحاول جاهداً الوصول مباشرة إلى الأجهزة . تتضمن ال تعليمات البرمجية التي يتم تشغيل ها في وضع kernel ما يلي : - السلطة التنفيذية ، و التي تتكون في حد ذات ها من العديد من الوحدات التي تقوم بمهام محددة ؛ - ال نواة ، و التي توفر خدمات منخفضة المستوى تستخدم ها السلطة التنفيذية ؛ و هي طبقة تجريد الأجهزة ( HAL ) ؛ وأقراص ال نواة \ . خدمات النظام التنفيذي تشكل خدمات Windows Executive جزء وضع kernel ذو المستوى المنخفض ، و يتم تضمين ها في الملف NTOSKRNL.EXE \ . و هو يتعامل مع وحدات و عمليات الإدخال وال إخراج I / O ، و إدارة الأشياء ، و الأمن و إدارة العمليات . هذه الخدمات تكون مقسمة إلى عدة أنظمة فرعية ، من بين ها : Cache Manager ، ( مدير ذاكرة التخزين المؤقت ) . Configuration Manager ، ( مدير ال تهيئة و الإعداد ) . I / O Manager ، ( مدير أجهزة و عمليات الإدخال وال إخراج ) . Local Procedure Call ( LPC ) ( إستدعاء الإجراءات المحلية ) . Memory Manager ، ( مدير الذاكرة ) . Object Manager ، ( مدير الكائنات ) . Process Structure ، ( هيكل العملية ) . Security Reference Monitor ( SRM ) ، ( مراقب مرجع الأمان ) . ( سنتعرف بالأسفل على كل هذه المكونات والنظم الفرعية ) . كل تلك المكونات أو الأنظمة الفرعية السابقة تكون مجمعة معًا ، حيث يمكن أن تسمى تلك الأنظمة بـ « خدمات النظام » أو حتى أيضاً بـ « مكونات الخدمات التنفيذية » ( Internal Name Nt ) . يتم تنفيذ خدمات النظام ( Internal Name Nt ) ، في مكالمات أو طلبات النظام ، على هذا المستوى أيضًا ، ب استثناء عدد قليل جدًا من المكالمات مباشرة إلى طبقة kernel ل الحصول على أداء أفضل . يشير المصطلح « خدمات النظام » في هذا السياق عمومًا إلى روتين قابل لل استدعاء أو إلى مجموعة من الإجراءات القابلة لل استدعاء . يختلف هذا عن مفهوم « عمليات النظام » ، و هو مكون في وضع المستخدم يشبه إلى حد ما البرمجيات الخفية في أنظمة التشغيل المشابهة لـ Unix\ . مدير الكائنات إن Object Manager هو نظام فرعي تنفيذي ، حيث يجب على جميع الأنظمة الفرعية التنفيذية الأخرى ، و خاصة مكالمات النظام ، المرور ل الوصول إلى موارد Windows NT - مما يجعل ها في الأساس خدمة بنية تحتية ل إدارة الموارد . يتم استخدام « مدير الكائنات » ل تقليل الازدواجية في وظائف إدارة موارد الكائن في الأنظمة الفرعية التنفيذية الأخرى ، مما قد يؤدي إلى حدوث خلل و جعل تطوير Windows NT أكثر صعوبة . و ب النسبة أيضاً لمدير الكائنات ، ف إن كل مورد هو كائن ، سواء كان ذلك المورد هو مورد فعلي ( مثل نظام الملفات أو الأجهزة الطرفية ) أو مورد منطقي ( مثل ملف ) . يحتوي كل كائن على بنية أو نوع كائن يجب على مدير الكائنات م عرفت ه . إنشاء الكائنات هي عملية تأتي وتمر على مرحلتين و هما ، - الإنشاء - والإدخال \ . يؤدي الإنشاء إلى تخصيص كائن فارغ و حجز أي موارد مطلوبة من قبل مدير الكائنات ، مثل اسم ( اختياري ) في مساحة الاسم . في حالة نجاح عملية الإنشاء هذه ، يملأ النظام الفرعي المسؤول عن الإنشاء الكائن الفارغ . أخيرًا ، إذا اعتبر النظام الفرعي ب أن عملية ال تهيئة ناجحة ، ف إن ه يوجه مدير الكائنات ل إدراج الكائن ، مما يجعل ه قابلاً ل الوصول من خلال اسم ه ( الاختياري ) أو ملف تعريف ارتباط يسمى المقبض \ . من ذلك الحين فصاعدًا ، تتم إدارة عمر الكائن ب واسطة مدير الكائنات ، و الأمر متروك ل النظام الفرعي ل الحفاظ على الكائن في حالة كون ه صالح ل العمل أو ريثما يتم الإشارة إلي ه ب واسطة مدير الكائن ل التخلص من ه . المقابض هي ب مثل م عرفات تمثل مرجعًا لمورد kernel من خلال قيمة غير شفافة . وب المثل ، ف إن فتح كائن من خلال اسم ه يخضع لفحوصات أمنية ، لكن التصرف من خلال مقبض مفتوح موجود يقتصر فقط على مستوى الوصول المطلوب عند فتح الكائن أو إنشاء ه . تحدد أنواع الكائنات إجراءات الكائن وأي بيانات خاصة بالكائن . وبهذه الطريقة ، يسمح مدير الكائن ل نظام التشغيل Windows NT ب أن يكون نظام تشغيل موجه للكائنات ، حيث يمكن اعتبار أنواع الكائنات فئات متعددة الأشكال تحدد كل تلك الكائنات . معظم الأنظمة الفرعية ، مع استثناء ملحوظ في مدير الإدخال وال إخراج I / O Manager ، ف هي تعتمد على التطبيق الافتراضي ل جميع إجراءات نوع الكائن . يخزن كل مثيل لكائن تم إنشاء ه اسم ه والمعلمات التي يتم تمرير ها إلى وظيفة إنشاء الكائن وسمات الأمان ومؤشر إلى نوع الكائن الخاص ب ه . ولل تفصيل ، يحتوي الكائن أيضًا على إجراء ل إغلاق الكائن و عدد مرجعي لإعلام مدير الكائن ب عدد الكائنات الأخرى الموجودة في النظام التي تشير إلى هذا الكائن و ب التالي يحدد ما إذا كان يمكن إتلاف هذا الكائن عند إرسال طلب قريب إلي ه . للتوضيح ، كل كائن مسمى يكون موجود في مساحة اسم كائن هرمي . مدير ذاكرة التخزين المؤقت ينسق هذا النظام الفرعي ب شكل وثيق مع برامج تشغيل Memory Manager و I / O Manager و I / O ل توفير ذاكرة تخزين مؤقتة مشتركة للملف / I العادية . يعمل Windows Cache Manager على كتل الملفات ( بدلاً من كتل الأجهزة ) ، من أجل التشغيل المتسق بين الملفات المحلية والبعيدة ، و يضمن درجة معينة من التماسك مع طرق العرض المعينة من الذاكرة للملفات ، لأن كتل ذاكرة التخزين المؤقت هي حالة خاصة من الذاكرة المعينة ، عوضاً عن طرق العرض وذاكرة التخزين المؤقتة التي تفتقد و تتعرض ب حالة خاصة من أخطاء الصفحة . مدير ال تهيئة و الإعداد هذا المكون أو ( النظام الفرعي ) يقوم ب تنفيذ تحرير سجلات النظام ( سجلات ويندوز ) . مدير الإدخال وال إخراج يسمح هذا التكوين للأجهزة با التواصل مع الأنظمة الفرعية ل وضع المستخدم . حيث أن ه يقوم ب ترجمة أوامر القراءة والكتابة في وضع المستخدم إلى قراءة أو كتابة IRP التي يتم تمرير ها إلى برامج تشغيل الأجهزة . يقبل طلبات إدخال / إخراج نظام الملفات وترجمة ها إلى مكالمات وإستدعائات خاصة بالجهاز ، و يمكن ه دمج برامج تشغيل الأجهزة منخفضة المستوى التي تتعامل مباشرة مع الأجهزة إما لقراءة المدخلات أو مخرجات الكتابة . و يتضمن أيضًا إدارة ذاكرة التخزين المؤقت ل تحسين أداء القرص عن طريق تخزين طلبات القراءة مؤقتًا والكتابة إلى القرص في الخلفية . استدعاء الإجراءات المحلية ( LPC ) يوفر هذا النظام الفرعي منافذ اتصال بين العمليات ، مع دلالات الاتصال . يتم استخدام منافذ LPC ب واسطة الأنظمة الفرعية ل وضع المستخدم ل التواصل مع عملائ ها ، والأنظمة الفرعية التنفيذية ل التواصل مع الأنظمة الفرعية ل وضع المستخدم ، وكأساس ل النقل المحلي لـ Microsoft RPC\ . مدير الذاكرة يدير مدير الذاكرة الذاكرة الظاهرية ( الافتراضية ) ، و يقوم بالتحكم في حماية الذاكرة و ترحيل الذاكرة من و إلى الذاكرة الفعلية إلى التخزين الثانوي ، و ينفذ مخصصات للأغراض العامة ومخصصات للذاكرة الفعلية . كما أن ه يقوم أو يعمل مثل المحلل للملفات التنفيذية لـ PE ل يتيح إمكانية تعيين الملف القابل ل التنفيذ أو إلغاء تعيين ه في خطوة ذرية واحدة . بدءاً من Windows NT Server0 و Terminal Server Edition ، يقوم مدير الذاكرة ب تطبيق ما يسمى ب مساحة الجلسة ، و مجموعة من ذاكرة وضع kernel التي تخضع لتبديل السياق تمامًا مثل ذاكرة وضع المستخدم . يتيح ذلك مثيلات متعددة ل النظام الفرعي من Win32 - و وضع kernel و برامج تشغيل GDI كل ها تعمل جنباً إلى جنب ، على الرغم من أوجه القصور في تصميم ها الأولي . تتم مشاركة كل مساحة جلسة من خلال العديد من العمليات ، و يشار إلي ها ب شكل جمعي ب اسم « جلسة » أو بالإنجليزية ( Session ) . ل ضمان درجة قوية من العزل بين ال جلسات دون تقديم نوع جديد من الكائنات ، تتم معالجة الارتباط بين العمليات وال جلسات ب واسطة مراقب مرجع الأمان ، كسمة لموضوع الأمان ( الرمز المميز ) ، و لا يمكن تغيير ه إلا أثناء ا الاحتفاظ بامتيازات خاصة \ . ترجع الطبيعة غير المعقدة نسبيًا والمخصصة لل جلسات إلى حقيقة أن ها لم تكن جزءًا من التصميم الأولي ، و يجب تطوير ها ، مع الحد الأدنى من ال انقطاع للخط الرئيسي ، ب واسطة جهة خارجية من قبل ( Citrix Syste m s ) ك شرط أساسي لمنتج خادم المحطة الطرفية الخاص ب هم ل نظام التشغيل Windows NT ، وتسمى بـ WinFram e\ . بدايةً من نظام التشغيل Windows Vista ، أصبحت ال جلسات أخيرًا جزءًا مناسبًا من بنية Windows ، حيث أن ه لم يعد بناء مدير الذاكرة يتسلل إلى وضع المستخدم ب شكل غير مباشر من خلال Win32 ، بل تم توسيع ه إلى تجريد واسع الانتشار يؤثر على معظم الأنظمة الفرعية التنفيذية . في الواقع ، يؤدي الاستخدام المنتظم ل نظام التشغيل Windows Vista دائمًا إلى بيئة متعددة ال جلسات . هيكل العملية يعالج هيكل العملية إنشاء مؤشرات الترابط وإنهاء ها ، و يقوم ب تنفيذ مفهوم Job ، و هو مجموعة من العمليات التي يمكن إنهاء ها ك كل ، أو وضع ها تحت قيود مشتركة ( مثل الحد الأقصى الكلي للذاكرة المخصصة ، أو وقت وحدة ا المعالجة المركزية ) . تم تقديم مفهوم ( Job ) ككائنات مهمة في نظام التشغيل Windows . مدير ال توصيل والتشغيل يعالج مدير ال توصيل والتشغيل ويدعم اكتشاف الجهاز و تثبيت ه في وقت التمهيد . و يتحمل أيضًا مسؤولية إيقاف و بدء تشغيل الأجهزة حسب الطلب - يمكن أن يحدث هذا عندما تكتسب مسار ( مثل USB أو IEEE FireWire ) جهازًا جديدًا و تحتاج إلى تحميل برنامج تشغيل الجهاز لدعم ه . يتم تطبيق الجزء الأكبر من ه فعليًا في وضع المستخدم ، في خدمة ال توصيل والتشغيل ، التي تتولى المهام المعقدة في كثير من الأحيان المتمثلة في تثبيت برامج التشغيل المناسبة ، وإخطار الخدمات والتطبيقات بوصول الأجهزة الجديدة ، و عرض واجهة المستخدم الرسومية للمستخدم . مدير الطاقة يتعامل هذا التكوين مع أحداث الطاقة ( انقطاع التيار الكهربائي ، الاستعداد ، السبات ، إلخ ) وإخطار الأقراص و الأجهزة المتأثرة بـ IRPs الخاصة ( Power IRPs ) . مراقب مرجع الأمان ( SRM ) هو ال مرجع الرئيسي ل تطبيق قواعد الأمان ل النظام الفرعي الأمني المتكامل . و هو يحدد ما إذا كان يمكن الوصول إلى كائن أو مورد ، من خلال استخدام قوائم التحكم في الوصول ( ACLs ) ، و التي تتكون في حد ذات ها من إدخالات التحكم في الوصول ( ACEs ) . تحتوي ACEs على معرف أمان ( SID ) وقائمة من العمليات التي تمنح ها ACE مجموعة مختارة من الأمناء - حساب مستخدم أو حساب مجموعة أو جلسة تسجيل الدخول أو مثل القبول ( السماح أو الرفض أو التدقيق ) ل هٰذا المورد . واجهة الجهاز الرسومية تعد واجهة الجهاز الرسومية مسؤولة عن مهام مثل رسم الخطوط والمنحنيات و تقديم الخطوط و معالجة اللوحات . وضعت سلسلة إصدارات Windows NTx مكون GDI في النظام الفرعي لوقت تشغيل العميل / الخادم في وضع المستخدم ، و لٰكن تم نقل هذا إلى وضع kernel مع نظام التشغيل Windows N T 0 ل تحسين أداء ال رسومات . ال نواة تقع ال نواة بين HAL و السلطة التنفيذية و توفر تزامن مع المعالجات ذات الخواص المتعددة ، والجدولة والمقاطع والجدولة الخاصة مع عمليات ال إرسال ، و معالجة الملائمة و إرسال الاستثناء ؛ كما أن ها مسؤولة عن تهيئة برامج تشغيل الأجهزة عند بدء التشغيل و التي تعتبر ضرورية لتشغيل نظام التشغيل و عمليات إستعداد ه . أي أن ال نواة تؤدي جميع مهام ال نواة الصغيرة التقليدية تقريبًا ؛ و تعد ب مثابة التمييز الصارم بين Executive و Kernel ، و هي أبرز بقايا تصميم microkernel الأصلي ، و تشير وثائق التصميم التاريخي باستمرار ها إلى مكون kernel ب اسم " microker n el " . تتداخل ال نواة غالبًا مع مدير العمليات . مستوى التجريد هو أن ال نواة لا تستدعي أبدًا مدير العملية ، فقط في الاتجاه المعاكس ( ب استثناء عدد قليل من الحالات ، التي لا تزال مخصصة إلى درجة الاعتماد الوظيفي ) . برامج التشغيل ب وضع Kernel يستخدم Windows NT برامج تشغيل الأجهزة في وضع kernel ل تمكين ها من التفاعل مع الأجهزة . يحتوي كل من برامج التشغيل على إجراءات نظام محددة ب شكل جيد و إجراءات داخلية يتم تصدير ها إلى بقية نظام التشغيل . يُنظر إلى جميع الأجهزة ب واسطة رمز وضع المستخدم ككائن ملف في مدير الإدخال وال إخراج ( I / O ) ، على الرغم من أن ه ب النسبة لمدير الإدخال وال إخراج نفس ه ، ف إن الأجهزة تُعتبر مثل كائنات الجهاز ، و التي تُعرف ب أن ها إما كائنات أو جهاز أو برنامج تشغيل . تكون برامج التشغيل في وضع Kernel على ثلاثة مستويات مهمة و هي : - برامج التشغيل العليا ، - و برامج التشغيل المتوسطة ، - و برامج التشغيل ذات المستوى المنخفض . تعتمد برامج تشغيل المستوى الأعلى ، مثل برامج تشغيل نظام الملفات لـ FAT و N TFS ، على برامج تشغيل متوسطة . تتألف برامج التشغيل المتوسطة من برامج تشغيل الوظائف - أو برنامج التشغيل الرئيسي لجهاز معين ومحدد - حيث أن ه يتم تحديد ه اختيارياً بين برامج تشغيل ل عوامل ال تصفية ذات المستوى الأدنى والعالي . يعتمد برنامج التشغيل الوظيفي على برنامج تشغيل ناقل - أو برنامج تشغيل يخدم وحدة تحكم ناقل أو مهايئ أو جسر - و الذي يمكن أن يحتوي على برنامج تشغيل لعامل تصفية ناقل اختياري يكون متواجد بين ه و بين برنامج تشغيل الوظيفة . تعتمد برامج التشغيل المتوسطة على برامج تشغيل المستوى الأدنى و ذٰلك من اجل أن تعمل . يوجد طراز برنامج تشغيل Windows ( WDM ) في الطبقة المتوسطة . برامج التشغيل ذات المستوى الأدنى هي إما برامج تشغيل جهاز Windows NT القديمة التي تتحكم في جهاز مباشرة أو يمكن أن تكون ناقل أجهزة PnP . تتحكم برامج التشغيل ذات المستوى الأدنى هذه ب شكل مباشر في الأجهزة و لا تعتمد على أي برامج تشغيل أخرى . طبقة المواد الصلبة طبقة تجريد أجهزة Windows NT ، أو طبقة تجريد الأجهزة ( HAL ) أو كما تسمى بـ « طبقة المواد الصلبة » ، هي طبقة تتواجد بين الأجهزة الفعلية للكمبيوتر و نظام التشغيل . تم تصميم ها لإخفاء الاختلافات في الأجهزة و توفير نظام أساسي ثابت يتم تشغيل ال نواة علي ه . تتضمن طبقة تجريد الأجهزة ( HAL ) تعليمات برمجية خاصة ب الأجهزة لتتحكم في واجهات الإدخال / وال إخراج و وحدات تحكم المقاطعات و عمليات المعالجات ذات الخصائص المتعددة . و مع ذلك ، على الرغم من غرض تلك الطبقة ومكان ها المعين داخل الهيكل العمل ي ل النظام ، ف إن طبقة تجريد الأجهزة هذه ليست طبقة تقع تمامًا أسفل ال نواة ، و الطريقة التي تتواجد و تقع علي ها هذه الطبقة هي فعلياً مدمجة تحت خواص المسؤول التنفيذي لل نواة . و لٰكن و رغم كل ذلك ، تعتمد جميع تطبيقات HAL المعروفة إلى حد ما على ال نواة نفس ها ، أو حتى على عمليات السلطة التنفيذية ( التي تم شرح ها مسبقاً ) . في ال ممارسة العملية ، هذا يعني أن متغيرات kernel و HAL تأتي في مجموعات مطابقة مصممة خصيصًا ل العمل معًا . و لا سيما ب أن تجريد الأجهزة هو أمر لاينطوي على استخلاص مجموعة ال تعليمات ، التي تقع عادة في إطار مفهوم أوسع من مفهوم القابلية . يتم إجراء « خلاصة مجموعة ال تعليمات » ، عند الضرورة ( مثل معالجة المراجعات العديدة ل مجموعة ال تعليمات x86 ، أو محاكاة معالج رياضيات مفقود ) ، ب واسطة kernel ، أو عبر محاكاة الأجهزة الافتراضية . مراجع نظم تشغيل حسب المعمارية أنوية نظم التشغيل ويندوز إن تي