Windows NT：修订间差异

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'''模板文档'''

! colspan="2" style="text-align:center;" | '''NT内核'''

=== 用法 ===

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<~~pre~~>~~{{Lang~~-~~en|英文~~内~~容}}~~</~~pre~~>

| 中文名 || '''NT内核'''

=== 示例 ===

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~~{{Lang~~-en|~~Hello World}}~~

| 英文名 || '''NT Kernel / Windows NT Kernel'''

=== 参数 ===

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| 开发者 || '''微软（[[Microsoft]]）'''

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| 首次发布 || '''1993年7月（Windows NT 3.1）'''

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| 操作系统 || '''Windows NT系列'''

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| 内核类型 || '''混合内核（Hybrid Kernel）'''

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| 核心文件 || '''ntoskrnl.exe'''

|}

'''NT内核'''（全称：'''Windows NT内核'''，英语：''Windows NT Kernel''）是[[微软]]公司[[Windows]] NT系列[[操作系统]]的核心组件，采用[[混合内核]]（Hybrid Kernel）架构设计。该内核最初于1989年启动开发，旨在构建一个真正的32位、[[抢占式多任务处理|抢占式]]、可重入、支持[[虚拟内存]]且具备跨硬件平台能力的操作系统核心<ref name=":0">[https://ivizlab.sfu.ca/arya/Papers/IEEE/HTML%20Docs/NT%20Kernel.htm The Windows NT Kernel Architecture - IEEE Computer, 1998]</ref>。NT内核负责[[线程]]调度、中断与异常分派、[[多处理器]]同步等底层机制，并与[[硬件抽象层]]（HAL）及执行体（Executive）共同构成Windows NT的[[核心态]]基础<ref name=":1">[https://microsoft.fandom.com/wiki/Architecture_of_Windows_NT Architecture of Windows NT - Microsoft Wiki]</ref>。

== 概述 ==

=== 架构定位 ===

NT内核是Windows NT操作系统家族的基础层，其设计目标包括可移植性、可靠性、向后兼容性与可扩展性<ref name=":0" />。内核代码主要以[[C语言]]编写，关键部分使用[[汇编语言]]实现，以便直接操作处理器寄存器与专用指令<ref name=":2">[https://blog.csdn.net/hongmy525/article/details/1807531 Windows NT Kernel Architecture - CSDN博客]</ref>。作为混合内核，NT内核兼具[[微内核]]与[[宏内核]]的特点：核心层仅提供最基本的调度与同步机制，而大量系统服务（如内存管理、I/O管理）运行于核心态的执行体中，从而兼顾了模块化与性能<ref name=":1" />。

=== 核心功能 ===

NT内核的核心功能包括[[线程]]调度与分派、[[陷阱（Trap）]]处理、异常分派、中断处理与分派，以及多处理器同步<ref name=":0" />。此外，内核还负责在系统启动时初始化必要的[[驱动程序|设备驱动程序]]，以确保操作系统能够正常加载<ref name=":1" />。内核提供两类基础对象：控制对象（Control Objects，如APC对象、DPC对象、中断对象）与调度对象（Dispatcher Objects，如线程、互斥体、事件、信号量、定时器），供执行体构建更高层对象使用<<ref name=":0" />。

== 体系结构 ==

=== 用户态与核心态 ===

[[Windows]] NT体系结构分为用户态（User Mode）与核心态（Kernel Mode）两层。用户态程序仅能访问受限制的系统资源，而核心态组件拥有对系统内存与外部设备的完全访问权限<<ref name=":1" />。用户态包含环境子系统（Environment Subsystem，负责运行各类应用程序）与集成子系统（Integral Subsystem，执行系统相关函数）；核心态则由内核、执行体、硬件抽象层及核心态驱动程序组成<<ref name=":3">[https://baike.baidu.com/item/Windows%20NT/759962 Windows NT - 百度百科]</ref>。

=== 内核层 ===

内核层位于硬件抽象层与执行体之间，是NT内核中最底层的组件，实现了传统微内核理念下的核心机制<<ref name=":3" />。它提供多处理器同步、线程与中断调度、自陷处理、异常分派等功能，并始终运行于核心态，其代码不会被分页换出内存，执行也不会被其他线程抢占<<ref name=":0" />。

=== 执行体 ===

执行体（Executive）位于内核之上，是NTOSKRNL.EXE的上层部分，提供内存管理、进程与线程管理、安全引用监视、I/O系统、缓存管理等基础操作系统服务<ref name=":0" />。执行体通过对象管理器创建和管理Windows NT执行对象，并通过本地过程调用（LPC）机制实现同一计算机上客户端进程与服务器进程之间的通信<ref name=":0" />。

=== 硬件抽象层 ===

硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）是隔离内核、设备驱动程序与执行体免受平台特定硬件差异影响的代码层<<ref name=":0" />。HAL使得同一套操作系统代码能够在不同硬件架构（如[[x86]]、[[MIPS]]、[[DEC Alpha]]、[[PowerPC]]、[[x86-64]]及[[ARM]]）上运行，从而实现了Windows NT的可移植性目标<ref name=":3" />。

== 技术特性 ==

=== 抢占式多任务 ===

NT内核采用完全[[抢占式多任务处理|抢占式多任务]]机制，能够中断正在运行的任务以调度其他任务，无需依赖用户程序自愿放弃[[CPU]]控制权<ref name=":3" />。这一特性保证了系统对高优先级线程的及时响应，提升了整体系统的稳定性与实时性。

=== 多处理器支持 ===

NT内核自设计之初即支持[[对称多处理]]（SMP）架构，能够高效调度线程运行于多个处理器之上<ref name=":0" />。随着Windows版本演进，NT内核对处理器数量的支持不断增加，从Windows 2000 Datacenter Server支持32路SMP，到后续版本支持更多核心与更复杂的[[NUMA]]架构<ref name=":3" />。

=== 可移植性 ===

NT内核通过硬件抽象层与内核接口的抽象设计，实现了跨硬件平台的可移植性。系统仅需为不同平台提供对应的HAL，即可将同一套核心代码部署到多种处理器架构上<ref name=":0" />。此外，NT内核原生支持[[Unicode]]，便于适应全球不同语言市场<ref name=":0" />。

== 版本演进 ==

NT内核随Windows NT系列操作系统不断演进。Windows NT 3.1至3.51采用NT 3.x内核架构；Windows NT 4.0将图形设备接口（GDI）移入核心态以提升性能；Windows 2000（NT 5.0）引入即插即用管理器与电源管理器；Windows XP及后续版本持续扩展内核功能，支持64位运算与新一代硬件架构<ref name=":3" />。从Windows 10开始，系统内核版本由NT 6.4升级为NT 10.0，标志着内核架构进入新的发展阶段<ref name=":3" />。

== 参考文献 ==

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-'''模板文档'''
+! colspan="2" style="text-align:center;" | '''NT内核'''
-=== 用法 ===
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+| 中文名 || '''NT内核'''
-=== 示例 ===
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-{{Lang-en|Hello World}}
+| 英文名 || '''NT Kernel / Windows NT Kernel'''
-=== 参数 ===
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+| 开发者 || '''微软（[[Microsoft]]）'''
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+| 首次发布 || '''1993年7月（Windows NT 3.1）'''
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+| 操作系统 || '''Windows NT系列'''
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+| 内核类型 || '''混合内核（Hybrid Kernel）'''
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+| 核心文件 || '''ntoskrnl.exe'''
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+'''NT内核'''（全称：'''Windows NT内核'''，英语：''Windows NT Kernel''）是[[微软]]公司[[Windows]] NT系列[[操作系统]]的核心组件，采用[[混合内核]]（Hybrid Kernel）架构设计。该内核最初于1989年启动开发，旨在构建一个真正的32位、[[抢占式多任务处理|抢占式]]、可重入、支持[[虚拟内存]]且具备跨硬件平台能力的操作系统核心<ref name=":0">[https://ivizlab.sfu.ca/arya/Papers/IEEE/HTML%20Docs/NT%20Kernel.htm The Windows NT Kernel Architecture - IEEE Computer, 1998]</ref>。NT内核负责[[线程]]调度、中断与异常分派、[[多处理器]]同步等底层机制，并与[[硬件抽象层]]（HAL）及执行体（Executive）共同构成Windows NT的[[核心态]]基础<ref name=":1">[https://microsoft.fandom.com/wiki/Architecture_of_Windows_NT Architecture of Windows NT - Microsoft Wiki]</ref>。
+== 概述 ==
+=== 架构定位 ===
+NT内核是Windows NT操作系统家族的基础层，其设计目标包括可移植性、可靠性、向后兼容性与可扩展性<ref name=":0" />。内核代码主要以[[C语言]]编写，关键部分使用[[汇编语言]]实现，以便直接操作处理器寄存器与专用指令<ref name=":2">[https://blog.csdn.net/hongmy525/article/details/1807531 Windows NT Kernel Architecture - CSDN博客]</ref>。作为混合内核，NT内核兼具[[微内核]]与[[宏内核]]的特点：核心层仅提供最基本的调度与同步机制，而大量系统服务（如内存管理、I/O管理）运行于核心态的执行体中，从而兼顾了模块化与性能<ref name=":1" />。
+=== 核心功能 ===
+NT内核的核心功能包括[[线程]]调度与分派、[[陷阱（Trap）]]处理、异常分派、中断处理与分派，以及多处理器同步<ref name=":0" />。此外，内核还负责在系统启动时初始化必要的[[驱动程序|设备驱动程序]]，以确保操作系统能够正常加载<ref name=":1" />。内核提供两类基础对象：控制对象（Control Objects，如APC对象、DPC对象、中断对象）与调度对象（Dispatcher Objects，如线程、互斥体、事件、信号量、定时器），供执行体构建更高层对象使用<<ref name=":0" />。
+== 体系结构 ==
+=== 用户态与核心态 ===
+[[Windows]] NT体系结构分为用户态（User Mode）与核心态（Kernel Mode）两层。用户态程序仅能访问受限制的系统资源，而核心态组件拥有对系统内存与外部设备的完全访问权限<<ref name=":1" />。用户态包含环境子系统（Environment Subsystem，负责运行各类应用程序）与集成子系统（Integral Subsystem，执行系统相关函数）；核心态则由内核、执行体、硬件抽象层及核心态驱动程序组成<<ref name=":3">[https://baike.baidu.com/item/Windows%20NT/759962 Windows NT - 百度百科]</ref>。
+=== 内核层 ===
+内核层位于硬件抽象层与执行体之间，是NT内核中最底层的组件，实现了传统微内核理念下的核心机制<<ref name=":3" />。它提供多处理器同步、线程与中断调度、自陷处理、异常分派等功能，并始终运行于核心态，其代码不会被分页换出内存，执行也不会被其他线程抢占<<ref name=":0" />。
+=== 执行体 ===
+执行体（Executive）位于内核之上，是NTOSKRNL.EXE的上层部分，提供内存管理、进程与线程管理、安全引用监视、I/O系统、缓存管理等基础操作系统服务<ref name=":0" />。执行体通过对象管理器创建和管理Windows NT执行对象，并通过本地过程调用（LPC）机制实现同一计算机上客户端进程与服务器进程之间的通信<ref name=":0" />。
+=== 硬件抽象层 ===
+硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）是隔离内核、设备驱动程序与执行体免受平台特定硬件差异影响的代码层<<ref name=":0" />。HAL使得同一套操作系统代码能够在不同硬件架构（如[[x86]]、[[MIPS]]、[[DEC Alpha]]、[[PowerPC]]、[[x86-64]]及[[ARM]]）上运行，从而实现了Windows NT的可移植性目标<ref name=":3" />。
+== 技术特性 ==
+=== 抢占式多任务 ===
+NT内核采用完全[[抢占式多任务处理|抢占式多任务]]机制，能够中断正在运行的任务以调度其他任务，无需依赖用户程序自愿放弃[[CPU]]控制权<ref name=":3" />。这一特性保证了系统对高优先级线程的及时响应，提升了整体系统的稳定性与实时性。
+=== 多处理器支持 ===
+NT内核自设计之初即支持[[对称多处理]]（SMP）架构，能够高效调度线程运行于多个处理器之上<ref name=":0" />。随着Windows版本演进，NT内核对处理器数量的支持不断增加，从Windows 2000 Datacenter Server支持32路SMP，到后续版本支持更多核心与更复杂的[[NUMA]]架构<ref name=":3" />。
+=== 可移植性 ===
+NT内核通过硬件抽象层与内核接口的抽象设计，实现了跨硬件平台的可移植性。系统仅需为不同平台提供对应的HAL，即可将同一套核心代码部署到多种处理器架构上<ref name=":0" />。此外，NT内核原生支持[[Unicode]]，便于适应全球不同语言市场<ref name=":0" />。
+== 版本演进 ==
+NT内核随Windows NT系列操作系统不断演进。Windows NT 3.1至3.51采用NT 3.x内核架构；Windows NT 4.0将图形设备接口（GDI）移入核心态以提升性能；Windows 2000（NT 5.0）引入即插即用管理器与电源管理器；Windows XP及后续版本持续扩展内核功能，支持64位运算与新一代硬件架构<ref name=":3" />。从Windows 10开始，系统内核版本由NT 6.4升级为NT 10.0，标志着内核架构进入新的发展阶段<ref name=":3" />。
+== 参考文献 ==
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