Архитектура операционной системы windows

Менеджер объектов

Это часть execute, сокращенное название OB(Object Manager) – эти же самые названия используются в языке СИ.

— Управляет ресурсами

Физ. файлы и директории;
Элементы реестра;
Процессы (поток).

Каждый ресурс предоставляется объектом

Операции над объектами:

Создание/удаление;
Защита доступа;
Подсчет ссылок (Reference counting).

Подсчет ссылок (Reference counting)

При создании или открытии объекта создается ссылка на объект, называемая хэндлом.

Хэндлы ассоциированы с процессом, но могут передаваться от одного процесса к другому, так как объектом можно пользоваться из разных процессов, то это разделяемый ресурс. Удобно передавать хэндлы.

По иерархии объектов существуют два класса объектов:

executive – используются пользовательскими приложениями и компонентами самого executive (исполнительной подсистемы), их большинство, они общие.
Kernel – представляют базовые ресурсы – физические устройства, примитивы синхронизации… Могут использоваться только в режиме ядра. Используются только ядром, т.е. с ними работает только ядро и больше никто.

Типы объектов Windows

Класс Executive

Process – процесс (множество потоков, виртуальное адр.пространство и управляющая информация)
Thread — поток
Job – множество процессов
File – открытый файл или устройство ввода/вывода
File mapping object – область памяти отображаемая в файл
Access token – права доступа
Event — событие
Semaphore/mutex – семафор/мьютекс (высокоуровневые примитивы синхронизации)
Timer — таймер
Key – ключ реестра
Desktop – логический дисплей (раб.стол)
Clipboard – временный репозиторий для других объектов
Windows Station – множество объектов типа desktop/clipboard
Symbolic link – символьная ссылка на другие объекты
Можно создавать свой тип объекта.

Что такое сам объект физически?

Объект Windows

Сам объект – это набор каких-то данных. Каких – менеджеру объектов без разницы. Объект состоит из двух больших частей: тело, заголовок.

Тело – сами данные(они интересуют конкретного потребителя).

Заголовок – добавляется менеджером объектов, в нем хранится внутренняя информация для организации объекта, его хранения, наименования, учета, работы, прав доступа.

Имя
Директория, которая ему принадлежит
Дескриптор безопасности
Сколько раз были открыты хэдлы объекта
Список процессов, имеющих ссылку на данный объект
Количество этих ссылок
Тип

Все они нужны для работы менеджера объектов.

Объекты группируются в директории, чтобы их как то систематизировать. Строится все иерархическим образом, есть директории верхнего уровня(Root), потом есть ветви.

Характеристика режима ядра и пользовательского порядка. Изучение внутреннего устройства Windows. Анализ модели операционной системы. Различия между клиентскими и серверными версиями. Уровень абстрагирования от оборудования. Суть драйверов устройств.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	12.01.2016
Размер файла	70,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (РИНХ)»

«Таганрогский институт имени А.П.Чехова» (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)»

ПО ТЕМЕ: АРХИТЕКТУРА ОПЕРАЦИООНОЙ СИСТЕМЫ WINDOWS

Разработка[]

Исходный текстовый знак Windows NT

Microsoft решила создать портативную операционную систему, совместимую с OS / 2 и POSIX, и поддерживать многопроцессорность в октябре 1988 года. Когда разработка началась в ноябре 1989 года, Windows NT была известна как OS / 2 3.0, третья версия операционной системы разработанная совместно Microsoft и IBM. Чтобы обеспечить портативность, первоначальная разработка была нацелена на процессор Intel i860XR RISC, перейдя на MIPS R3000 в конце 1989 года, а затем на Intel i386 в 1990 году. Microsoft также продолжила параллельную разработку DOS-системы и менее ресурсоемкой среды Windows, что привело к выпуску Windows 3.0 в мае 1990 года. В итоге Windows 3 оказалась настолько успешной, что Microsoft решила изменить основной интерфейс прикладного программирования для еще неизданной NT OS / 2 (как это было тогда известно) из расширенного API OS / 2 в расширенный API Windows. Это решение вызвало напряженность между Microsoft и IBM, и сотрудничество в конечном итоге развалилось. IBM продолжала разработку OS / 2 самостоятельно, а Microsoft продолжала работу над недавно переименованной Windows NT. Хотя ни одна из операционных систем не будет столь же популярна, как Microsoft-MSOS DOS или Windows, Windows NT в конечном итоге будет намного успешнее, чем OS / 2.

Microsoft наняла группу разработчиков из Digital Equipment Corporation во главе с Дейвом Катлером для создания Windows NT, и многие элементы дизайна отражают предыдущий опыт DEC с VMS и RSX-11 Cutler, но также и не выпущенную объектную операционную систему, разработанную Дейвом Катлером для DEC Prism. Операционная система была разработана для работы на нескольких архитектурах наборов инструкций и нескольких аппаратных платформах в каждой архитектуре. Зависимости платформы в значительной степени скрыты от остальной системы с помощью модуля режима ядра, называемого HAL (Hardware Abstraction Layer).

Код режима ядра Windows NT далее отличает «ядро», основной целью которого является реализация функций, зависящих от процессора и архитектуры, и «исполнительной». Это было разработано как модифицированное микроядро, поскольку на ядро Windows NT повлияло микроядро Маха, разработанное в Университете Карнеги-Меллона, но не отвечающее всем критериям чистого микроядра. И ядро, и исполнительная власть объединены в однонагруженный модуль ntoskrnl.exe; из-за пределов этого модуля существует небольшое различие между ядром и исполнительной властью. Подпрограммы из каждого доступны напрямую, например, из драйверов устройств в режиме ядра.

Наборы API в семействе Windows NT реализованы как подсистемы поверх публично недокументированного «родного» API; это позволило позднее внедрить Windows API (в подсистему Win32). Windows NT была одной из самых ранних операционных систем, использующих Unicode.

Режим пользователя [ править | править код ]

Режим пользователя состоит из подсистем, которые передают запросы вводавывода соответствующему драйверу режима ядра посредством менеджера ввода-вывода. Уровень пользователя состоит из двух подсистем — подсистема окружения (Environment) и интегральная подсистема (Integral).

Подсистема окружения разработана для запуска приложений, написанных для разных типов операционных систем. Ни одна из подсистем окружения не имеет прямого доступа к аппаратной части компьютера. Доступ к ресурсам памяти происходит посредством Менеджера Виртуальной Памяти, который работает в режиме ядра. Также приложения запускаются с меньшим приоритетом, чем процессы режима ядра.

Подсистема окружения состоит из следующих подсистем — подсистема Win32, подсистема OS/2 и подсистема POSIX. Подсистема окружения Win32 запускает 32-разрядные Windows приложения. Она содержит консоль и поддержку текстового окна, обработку ошибок для всех других подсистем окружения. Поддерживает VDM (Virtual DOS Machine), которая позволяет запускать 16-разрядные DOS и Windows (Win16) приложения. VDM запускается в своем собственном адресном пространстве и эмулирует систему MS-DOS, запущенную на компьютере с процессором Intel 80486. Программы Win16 запускаются в режиме Win16 VDM. Каждая программа запускается в одном процессе с использованием одного адресного пространства, но для каждой программы используется свой отдельный поток. Однако Windows NT позволяет запускать Win16-программы в отдельных Win16 VDM-процессах, реализуя вытесняющую многозадачность. Процесс подсистемы окружения Win32 — csrss.exe также включает в себя функциональность менеджера окон, то есть обрабатывает входящие события, такие, как нажатие клавиш клавиатуры и мыши, и передает их на обработку соответствующим приложениям. Каждое приложение само производит перерисовку окон в ответ на эти сообщения.

Подсистема окружения OS/2 поддерживает неграфические 16-разрядные приложения операционной системы OS/2 и эмулирует систему OS/2 2.1.x.

Подсистема окружения POSIX поддерживает приложения, написанные в соответствии со стандартом POSIX.1.

Интегрированная подсистема (Integral subsystem) следит за некоторыми функциями операционной системы от имени подсистемы окружения. Состоит из подсистемы безопасности, службы рабочей станции и службы сервера. Служба безопасности обращается с маркерами доступа, позволяет или запрещает доступ к учётной записи пользователя, обрабатывает запросы авторизации и инициирует процесс входа пользователя в систему. Служба Рабочая станция обеспечивает доступ компьютера к сети — является API для сетевого редиректора (ПО, эмулирующее доступ к удаленной файловой системе как к локальной). Служба Сервер позволяет компьютеру предоставлять сетевые сервисы.

Инструменты

Инструменты – множество программ для исследования внутреннего устройства Windows и понимания принципа их работы.

Существуют утилиты, которые помогают разобраться в система Windows:

Дополнения от MS
Утилиты Sysinternals(MS) –автор Марк Россинович
Сторонних разработчиков Opensource, аналоги Taskmanager

Посмотрим какие есть утилиты.

По адресу: http://technet.microsoft.com/en-us/sysinterhals/bb842062

можно скачать целый набор программ, который позволяет заглянуть во внутреннее устройство Windows, посмотреть что и как там сделано, что скрыто для пользовательской части. Эти программы в основном затрагивают мониторинг того, как работает ОС.

Autorun – полный список автозапускаемых программ, можно искать программы с вредоносным кодом
DebugView – просмотр дебаг-лога на локальной машине – журнал отладки
DeskMon– мониторинг всех дисковых операций
Handel– просмотр всех открытых процессом хендлов
Junction – поддержка ссылок в файловой системе
ListDll – список DLL, загруженных в процесс
ProcessExplorer – очень детальная информация о каждом процессе
ProcessMonitor – информация об операциях с ФС, реестром, процессами/потоками в реальном времени
RAMMap – информация об использовании физической памяти
WinObj– просмотр объектов ядра

Поддерживаемые платформы[]

32-разрядные платформы

Чтобы не допустить, чтобы код, специфичный для x86-процессоров Intel x86, к операционной системе разработчиков, используемых для разработки на чипах x86, Windows NT 3.1 изначально разрабатывалась с использованием систем разработки, отличных от x86, а затем перенесена в архитектуру x86. Первоначально эта работа была основана на системе Dazzle на базе i860 на базе Intel, а позднее на базе Jazz-платформы MIPS R4000. Обе системы были разработаны внутри Microsoft.

Windows NT 3.1 была выпущена для совместимых с Intel x86 ПК, DEC Alpha и ARC-совместимых платформ MIPS. Windows NT 3.51 добавила поддержку процессора PowerPC в 1995 году, в частности системы, совместимые с PReP, такие как настольные компьютеры / ноутбуки IBM Power Series и Motorola PowerStack; но несмотря на встречи между Майклом Шпиндлером и Биллом Гейтсом, а не на Power Macintosh, поскольку проект Power Macintosh, совместимый с PReP, не смог отправить.

Корпорация Intergraph поместила Windows NT в свою архитектуру Clipper и позже объявила о намерении подключить Windows NT 3.51 к архитектуре SPARC Sun Microsystems, но ни одна из версий не была продана публике в качестве розничного продукта.

Только два варианта Windows NT 4.0 (IA-32 и Alpha) имеют полный набор доступных пакетов обновления. Все остальные порты третьих сторон (Motorola, Intergraph и т. Д.) Имеют мало, если таковые имеются, общедоступные обновления.

Windows NT 4.0 была последней крупной версией для поддержки Alpha, MIPS или PowerPC, хотя разработка Windows 2000 для Alpha продолжалась до августа 1999 года, когда Compaq прекратила поддержку Windows NT в этой архитектуре; а затем через три дня Microsoft также отменила свою программу AlphaNT, хотя выпуск Alpha NT 5 (Windows 2000) достиг RC2 (сборка 2128).

Microsoft объявила 5 января 2011 года, что следующая основная версия семейства Windows NT будет включать поддержку архитектуры ARM. Microsoft продемонстрировала предварительную версию Windows (версия 6.2.7867), запущенную на компьютере на базе ARM на выставке Consumer Electronics Show 2011. Это в конечном итоге привело к коммерческому выпуску Windows RT Windows RT 26 октября 2012 года и внедрению NT over CE на Windows Phone 8.

Согласно Microsoft, распространенное заблуждение, что Xbox и Xbox 360 используют модифицированное ядро Windows 2000, поскольку операционная система Xbox была построена с нуля, но реализует подмножество Windows API.

64-разрядные платформы

64-разрядные версии Windows NT первоначально предназначались для работы на Itanium и DEC Alpha; последний был использован внутри корпорации Microsoft во время ранней разработки 64-битной Windows. Это продолжалось некоторое время после того, как Microsoft публично объявила, что отменяет планы по отправке 64-битных Windows для Alpha. Из-за этого альфа версии Windows NT только 32-битные.

В то время как Windows 2000 поддерживает только Intel IA-32 (32-разрядная версия), Windows XP, Server 2003, Server 2008 и Server 2008 R2, каждый из них имеет один выпуск, посвященный системам на базе Itanium. По сравнению с Itanium, Microsoft приняла x64 в более широком масштабе: каждая версия Windows с Windows XP (имеющей выделенную версию x64) имеет x64 выпуски.

Операционные системы Windows: история, описание всех ОС

Windows 2 – операционная система выпускается с декабря 1987 года. Новая версия получила удобный пользовательский интерфейс с поддержкой «горячих» клавиш, встроенной программой Dynamic Data Exchange для обмена сообщениями. Цена осталась неизменной, при этом продажи выросли в 2 раза.
Windows 3 – операционка, представленная в мае 1990 года, стала самым настоящим «окном» в Интернет. В этой версии ОС производитель использовал протокол TCP IP, который обеспечивал пользователям удобный и безопасный доступ к виртуальному пространству.
Windows NT – операционная система нового поколения, вышла летом 1993 года. Впоследствии именно на этой OS, разрабатывались все последующие платформы корпорации.
Windows 95 – система вышла в августе 1995 года, стала первой полноценной ОС для домашнего использования. Начиная с этого момента, пользователи ПК получили возможность играть в косынку, слушать любимую музыку и по 15 минут наблюдать за тем, как в браузере Internet Explorer медленно грузятся сайты. Интерфейс стал намного более симпатичным и удобным, появилась кнопка «Start». Всего было продано порядка 40 миллионов копий по 210 долларов за штуку.
Windows 98 – в июне 1998 года разработчик анонсировал новую версию ОС с поддержкой HDD большого объема, улучшенным интерфейсом USB, обновленными Explorer и Outlook Express. Всего за первую неделю с момента появления продукта в продаже было продано порядка полумиллиона экземпляров по 110 долларов за диск.
Millennium – начало нового тысячелетия компания решила отметить выпуском очередной версии операционной системы. Данная версия стала первой крупной неудачей Майкрософт. По сути Windows ME являлся слегка улучшенной версией порядком надоевшей всем Windows 98, с предустановленным аудиоплеером и огромным количеством багов. Новая система зависала в самый неподходящий момент и раздражала пользователей низкой производительностью. Ситуацию не смог спасти даже ценник в 60 долларов – пользователи категорически отказывались покупать Millennium.
Windows XP – в отличие от своего предшественника этот продукт стал одним из самых известных и популярных в семействе операционных систем Microsoft. Благодаря стабильности, лаконичному графическому интерфейсу и не требовательностью к ресурсам OS сумела завоевать любовь и уважение пользователей со всего мира.
Windows Vista – платформа стала «сестрой по несчастью» Millennium. Яркая и красивая система оказалась чрезмерно требовательной к ресурсам, что негативно сказалось на ее производительности и скорости работы. Из новинок – революционный антивирус, который нередко идентифицировал пользователей, как опасных «врагов», требующих скорейшей блокировки.
Windows 7 – вышла в октябре 2009 года. По данным статистики, Семерка широко используется вплоть до наших дней. Быстрая, производительная, стабильная, с симпатичным интерфейсом – с такими данными Windows 7 была обречена на успех.
Windows 8 – была анонсирована в октябре 2012 года, после чего в сообществе программистов появилась шутка о том, что Майкрософт намеренно чередует «нормальные» и откровенно провальные продукты. Большинство пользователей не оценили плиточный интерфейс и излишнюю требовательность к оперативной памяти.

Простой поуровневый подход

Разбиение на уровни помогает разбить программирование операционной системы, становится легче программировать.

Поуровневый подход используется оригинальным ядром Unix:

Небольшое число монолитных слоев
Нет инкапсуляции, функции и сервисы, предоставляемые на разных уровнях доступны всей системе
По сути ядро – набор процедур, которые могут вызывать любые другие процедуры
Огромное количество функциональности в ядре (все что можно и нужно)

Современные ОС более четко разделены на уровни.

Ядро ОС Unix

Поуровневый подход позволяет независимо работать, менять и отлаживать ОС.

Если уровни строго разделены:

+ можно над ними независимо работать
+ можно независимо заменять

Например, сетевой стек TCP/IP является примером строгого разделения на уровни (уровни все четко выверены и подробно описаны)

Сложности:

как определить эти слои (непростая задача)
разделение на уровни возможно только при наличии иерархии вызовов и отсутствии циклических зависимостей.

Циклические зависимости

Пример

Возьмем драйвер диска:

Драйверу устройства можно ожидать завершения выполнения операции вв/выв, это означает обращение к уровню планировщика времени ЦП. Это вызов с верхнего слоя, а драйвер диска находится в самом низу на аппаратном уровне, это циклическая зависимость.
ЦП может вызвать драйвер устройства для выгрузки и подгрузки процессов.

Поэтому в этом случае данная архитектурная модель не работает

Чем больше таких уровней, тем больше возникает проблемных ситуаций.

Выход – отход от строгой поуровневой модели и возврат к небольшому числу слоев с большой функциональностью.

Дальнейшим этапом развития придумали МИКРОЯДРО.

Модули ядра

Технология «модули ядра» развивались параллельно вместе с микроядром.

Модуль – нечто среднее между поуровневой архитектурой и микроядром.

Удобно для разработки (каждый может разрабатывать свой модуль без необходимости трогать основную систему).

Модули находятся в режиме ядра (уменьшаются затраты на взаимодействие модулей между собой)
Компромисс ради производительности.
Под разные задачи необходимо выбирать ОС

Если ОС должна быть высоко устойчива к сбоям, тогда выбираем соответствующую ОС этим задачам. Если для нормальных задач, то подойдет и Linux.

Многие ОС реализуют поддержку модульности

Пример – ОС Linux. Классифицируют как монолитное ядро.

Каждый ключевой компонент – отдельный модуль
Взаимодействие происходит через определенные интерфейсы
Загружаются модули по требованию

Можно самому компилировать ядро Linux, выбирать нужные модули, решать какие модули войдут в ядро, а какие нет — т.е. компоновать ядро согласно своих требований, что позволяет получать преимущество – гибкость операционной системы.

Именование[]

Было высказано предположение, что Дэйв Катлер предполагал инициализм «WNT» как игру на VMS, увеличивая каждую букву на единицу. Тем не менее, проект изначально был предназначен для последующей работы с OS / 2 и назывался «NT OS / 2» до получения бренда Windows. Один из первоначальных разработчиков NT Марк Люковский считает, что имя было взято из исходного целевого процессора — Intel i860 под кодовым названием N10 («N-Ten»). Сессия вопросов и ответов в 1998 году с Биллом Гейтсом показывает, что письма были ранее расширены до «Новой технологии», но больше не имеют никакого конкретного значения. Письма были удалены из названий выпусков с Windows 2000 и более поздних версий, хотя Microsoft описала этот продукт как «встроенный в технологию NT».

Релизы[]

Windows NT релизы

Версия	Маркейтинговое название	Издания	Дата выпуска	Номер сборки
3.1	Windows NT 3.1	Workstation (названный просто Windows NT), Advanced Server	27 июля 1993 г.	528
3.5	Windows NT 3.5	Workstation, Server	21 сентября 1994 г.	807
3.51	Windows NT 3.51	Workstation, Server	30 мая 1995 г.	1057
4.0	Windows NT 4.0	Workstation, Server, Server Enterprise Edition, Terminal Server, Embedded	July 29, 1996	1381
5.0	Windows 2000	Professional, Server, Advanced Server	17 февраля 2000 г.	2195
Datacenter Server	26 сентября 2000 г.
5.1	Windows XP	Home, Professional, Media Center (original, 2004 & 2005), Tablet PC (original and 2005), Starter, Embedded, Home N, Professional N	25 октября 2001 г.	2600
Windows Fundamentals for Legacy PCs	N/A	8 июля 2006 г.
5.2	Windows XP	64-bit Edition Version 2003	28 марта 2003 г.	3790
Windows Server 2003	Standard, Enterprise, Datacenter, Web, Storage, Small Business Server, Compute Cluster	24 апреля 2003 г.
Windows XP	Professional x64 Edition	25 апреля 2005 г.
Windows Server 2003 R2	Standard, Enterprise, Datacenter, Web, Storage, Small Business Server, Compute Cluster	6 декабря 2005 г.
Windows Home Server	N/A	16 июля 2007 г.
6.0	Windows Vista	Starter, Home Basic, Home Premium, Business, Enterprise, Ultimate, Home Basic N, Business N	Бизнес: 30 ноября 2006 г. Потребитель: 30 января 2007 г.	6000 (RTM) 6001 (SP1) 6002 (SP2)
Windows Server 2008	Foundation, Standard, Enterprise, Datacenter, Web Server, HPC Server, Itanium-Based Systems	27 февраля 2008 г.	6001 (RTM) 6002 (SP2)
6.1	Windows 7	Starter, Home Basic, Home Premium, Professional, Enterprise, Ultimate	22 октября 2009 г.	7600 (RTM) 7601 (SP1)
Windows Server 2008 R2	Foundation, Standard, Enterprise, Datacenter, Web Server, HPC Server, Itanium-Based Systems	22 октября 2009 г.	7600 (RTM) 7601 (SP2)
Windows Home Server 2011	N/A	6 апреля 2011 г.	7600 (RTM)
6.2	Windows 8	Windows 8, Windows 8 Pro, Windows 8 Enterprise, Windows RT	26 октября 2012 г.	9200
Windows Server 2012	Foundation, Essentials, Standard, Datacenter	4 сентября 2012 г.	9200
6.3	Windows 8.1	Windows 8.1, Windows 8.1 Pro, Windows 8.1 Enterprise, Windows RT 8.1	18 октября 2013 г.	9600
Windows Server 2012 R2	Foundation, Essentials, Standard, Datacenter	18 октября 2013 г.	9600
10.0	Windows 10	Home, Pro, Pro Education, Enterprise, Education, Windows 10 S, IoT Core, Mobile, Mobile Enterprise	29 июля 2015 г.	10240 (TH1) 10586 (TH2) 14393 (RS1) 15063 (RS2) 16299 (RS3)
Windows Server 2016	Essentials, Standard, Datacenter, Multipoint Premium Server, Storage Server, Hyper-V Server	26 сентября 2016 года	14393 (RS1) 16299 (RS3

Windows NT 3.1 до 3.51 включил диспетчер программ и диспетчер файлов из серии Windows 3.1x. Windows NT 4.0 сменила эти программы на Windows Explorer (включая панель задач и меню «Пуск»), которая первоначально появилась в Windows 95.

Первому выпуску была дана версия 3.1 для соответствия современной 16-битной Windows; журналы той эпохи утверждали, что номер был также использован, чтобы сделать эту версию более надежной, чем релиз «.0». Также протокол Novell IPX, по-видимому, был лицензирован только для 3.1 версий программного обеспечения Windows.

Номер версии NT в настоящее время обычно не используется в маркетинговых целях, но по-прежнему используется внутри компании и говорит, что отражает степень изменений в ядре операционной системы. Однако, по причинам совместимости приложений, Microsoft сохранила номер версии 6 в следующих версиях Vista, но позже изменила ее на 10 в Windows 10. Номер сборки — это внутренний идентификатор, используемый разработчиками Microsoft и бета-тестерами.

Основные функции[]

Основной целью разработки NT была аппаратная и программная переносимость. Различные версии операционных систем семейства NT были выпущены для различных процессорных архитектур, первоначально IA-32, MIPS и DEC Alpha, с PowerPC, Itanium, x86-64 и ARM, поддерживаемых в более поздних версиях. Идея состояла в том, чтобы иметь общую базу кода с пользовательским уровнем абстракции оборудования (HAL) для каждой платформы. Однако поддержка MIPS, Alpha и PowerPC была позже удалена в Windows 2000. Широкая совместимость с программным обеспечением была достигнута благодаря поддержке нескольких персонажей API, в том числе API Windows API, POSIX и OS / 2 — последние два были прекращены, начиная с Windows XP. Частичная совместимость с MS-DOS была достигнута с помощью интегрированной виртуальной машины DOS, хотя эта функция постепенно прекращается в архитектуре x86-64. Поддерживаемые NT списки контроля доступа (файлы, функции и роли) для каждого объекта, позволяющие применять широкий набор разрешений безопасности для систем и служб. NT поддерживал сетевые протоколы Windows, наследуя предыдущую сеть OS / 2 LAN Manager, а также сеть TCP / IP (для чего Microsoft будет реализовывать стек TCP / IP, полученный сначала из стека STREAMS из Spider Systems, а затем переписан «в доме»).

Windows NT 3.1 была первой версией Windows для использования 32-разрядной адресной виртуальной памяти на 32-разрядных процессорах. Сопутствующий продукт, Windows 3.1, использовал сегментированную адресацию и переключал с 16-бит на 32-разрядную адресацию на страницах.

В Windows NT 3.1 было показано ядро ядра, предоставляющее системный API, работающий в режиме супервизора (кольцо 0 в x86, упоминаемое в Windows NT как «режим ядра» на всех платформах) и набор пользовательских пространственных сред с их собственными API-интерфейсами, которые включала новую среду Win32, среду текстового режима OS / 2 1.3 и среду POSIX. Полное упреждающее многозадачное ядро может прервать выполнение заданий для планирования других задач, не полагаясь на пользовательские программы, чтобы добровольно отказаться от управления процессором, как в Windows 3.1 приложениях Windows (хотя приложения MS-DOS были предварительно многозадачны в Windows, начиная с Windows 1.0).

Примечательно, что в Windows NT 3.x несколько подсистем драйверов ввода-вывода, таких как видео и печать, были подсистемами пользовательского режима. В Windows NT 4 подсистемы спулера видео, сервера и принтера были перемещены в режим ядра. Первый графический интерфейс Windows NT сильно повлиял (и программно совместим) с Windows 3.1; Интерфейс Windows NT 4 был переработан в соответствии с интерфейсом новой Windows 95, перейдя от диспетчера программ к дизайну оболочки Windows.

NTFS, журналированная безопасная файловая система, была создана для NT. Windows NT также позволяет использовать другие устанавливаемые файловые системы; начиная с версий 3.1, NT может быть установлен в файловых системах FAT или HPFS.

Windows NT представила собственную модель драйвера, модель драйвера Windows NT и несовместима со старыми фреймворками драйверов. В Windows 2000 модель драйвера Windows NT была усовершенствована, чтобы стать моделью драйверов Windows, которая была впервые представлена в Windows 98, но была основана на модели драйвера NT. Windows Vista добавила встроенную поддержку Windows Driver Foundation, которая также доступна для Windows XP, Windows Server 2003 и в некоторой степени, Windows 2000.