Kapitel 1 · Hard- und Software im Zusammenspiel 71 Die Zeiten, in denen allein ein Windows-Betriebssystem – ohne Beach- tung der zu verwendenden Programme – einen PC leistungstechnisch gesehen ausbremsen konnte, sind aufgrund der mittlerweile gut ausge - statteten PCs zu günstigen Preisen eigentlich vorbei. Aus diesem Grunde spielen für die PC-Ausstattung in erster Linie die zu verwendenden Pro - gramme eine Rolle und nicht mehr das Betriebssystem selbst. Videoan- wendungen (CD/DVD Rippen, Umkodieren) und aktuelle Spiele einer- seits sowie CAD-Anwendungen (z.B. AUTOCAD) und mathematische Simulationen (z.B. MathCAD) andererseits – also der professionelle Bereich – sind beispielsweise diejenigenApplikationen, für die große und schnelle Speichermedien (RAM, Festplatte) und auch schnelle Prozesso - ren benötigt werden. Für Internet- und Office-Anwendungen ist dem- nach selbst ein älterer PC mit Windows 98 völlig ausreichend. Da Windows XP eigentlich die Weiterentwicklung von Windows 2000 darstellt, sind die Gemeinsamkeiten bei diesen beiden Versionen naturge - mäß größer als beispielsweise zu den Windows 9x-Versionen und Me. Windows XP ist vom Erscheinungsbild her sicher etwas gewöhnungsbe - dürftig, und auch wenn sich die Darstellung auf »Windows-Klassisch« einstellen lässt, können der neue Explorer und erst recht die zahlreichen Hilfetexte sowie Assistenten dafür verantwortlich sein, dass man bei den Einstellungen doch eher den Überblick verliert, zumindest dann, wenn eine gewisse »Windows-Vorbelastung« beim Anwender vorhanden sein sollte. Gleichwohl; wer sich an Windows 2000 gewöhnt hat, kommt sicher auch recht schnell mit XP zurecht, solange man stets an die E IGENSCHAFTEN denkt, die nach wie vor mithilfe der rechten Maustaste zutage gefördert werden können, und die S YSTEMSTEUERUNG entdeckt worden ist. Damit der Einstieg und die Orientierung etwas leichter fällt, empfiehlt es sich – zumindest für die vorbelasteten Windows-Anwender –, auf die klassische Darstellung zu wechseln, was durch einen rechten Mausklick (E IGENSCHAFTEN) auf den grünen Start-Button (KLASSISCHES S TARTMENÜ) und mit einen rechten Mausklick auf das Desktop Windows 95 98 Me NT 2000 XP Ab CPU-Typ 486 Pentium 200 MHz Pentium 300 MHz Pentium 200 MHz Pentium 500 MHz Pentium 1 GHz RAM mindestens 4 MByte 16 MByte 32 MByte 16 MByte 64 MByte 64 MByte RAM empfohlen 16 MByte 64 MByte 64 MByte 64 MByte 128 MByte 256 MByte Festplatten- kapazität mindestens 100 MByte 500 MByte 1 GByte 200 MByte 1 GByte 2 GByte Festplatten- kapazität empfohlen 200 MByte 2 GByte 2 GByte 800 MByte 3 GByte 3 GByte Tab. 1.8: Systemvoraussetzungen für Windows-Betriebssysteme Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Windows New Technology und die Hardware 72 0 magnum (EIGENSCHAFTEN VON ANZEIGE/DESIGNS/WINDOWS-KLASSISCH) zu errei- chen ist. Damit hat man fast eine Umgebung hergestellt, wie sie von Win- dows 2000 her bekannt ist. Windows XP wartet nicht nur beim Erscheinungsbild mit Besonderhei- ten auf, sondern auch die Pflichtaktivierung bei Microsoft und die Über- wachungsfunktionen mit der Eigenart, ständig eine Internet-Verbindung zu Microsoft aufbauen zu wollen, sind bisher doch ungewöhnlich und aus Anwendersicht auch nicht immer erwünscht. Bei zahlreichen Aktio - nen, wie bei der Detektierung eines Windows-Fehlers und selbst bei dem Abspielen von Audio-Files mit dem Media Player, versucht XP eine Inter - net-Verbindung zu Microsoft aufzubauen. Die Abstellung dieser lästigen Verbindungen ist vielfach nur durch die manuelle Bearbeitung der Regis - try möglich, was eine genaue Kenntnis der einzelnen Parameter erfordert. Einfacher geht dies mit einigen Tools (z.B. S.A.D. Antispion), die von verschiedenen Herstellern angeboten werden. Als Shareware bietet sich hierfür das Programm XP-Antispy an, das alle automatischen Internet- Verbindungen zu Microsoft kappen kann. Windows XP kann nur dann dauerhaft verwendet werden, wenn es innerhalb von 30 Tagen über Microsoft aktiviert wurde. Hierfür errech - net XP aus der Produkt-Seriennummer und den Seriennummern ver- schiedener Hardware-Komponenten (z.B. CPU, Festplatte, Mainboard, Netzwerkkarte) eine Installations-ID. Diese 50-stellige ID kann dann per Internet an Microsoft gesendet werden, und man erhält eine Microsoft- Bild 1.30: Eher ungewohnt für Windows-Anwender ist die neue Oberfläche (Luna) und die Menüsteuerung mit den zahlreichen Assistenten, die einem ständig begegnen. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 1 · Hard- und Software im Zusammenspiel 73 Rückmeldung in Form einer neuen 42-stelligen ID, die sich für jeden PC als einmalig darstellt. Diese Prozedur hat zwar einige Datenschützer auf den Plan gerufen, denn dadurch ist prinzipiell jeder PC und damit auch jeder Anwender im Internet eindeutig identifizierbar. Allerdings sollen diese Daten laut Microsoft nicht für derartige Zwecke missbraucht wer - den, sie sollen keine Rückschlüsse auf einzelne PCs und damit auch Anwender erlauben. Falls der Internet-Zugang (noch) nicht funktionieren sollte, ist die Akti- vierung per Telefonanruf bei Microsoft zu absolvieren, indem hier die Installations-ID genannt wird, und dafür erhält man die einzugebende ID vom Microsoft-Mitarbeiter. Dabei können durchaus mehrere Anrufe notwendig werden. Erstens kann der PC seine Arbeit mit XP verweigern, wenn bestimmte Bestandteile eines PC (gleichzeitig) verändert werden. Ist die Festplatte ausgefallen, geht ohnehin nichts mehr, und nach der Windows XP-Neuinstallation muss eine ID von Microsoft her. Wer z.B. einen SCSI-Controller und ein ZIP-Laufwerk neu einbaut, darf sich nach eigener Erfahrung auch gleich an das Telefon schwingen, denn per Inter - net-Zugriff ist dann keine Kontaktaufnahme mit Microsoft mehr mög- lich, weil der PC die Arbeit verweigert und auf einer neuen ID besteht. Zweitens kann auch XP derart verkonfiguriert oder mit Viren verseucht werden, dass nichts mehr geht und eine neue ID von Microsoft notwen - dig wird. Die Produktaktivierung per Telefon scheint die empfehlenswer- tere Methode zu sein, weil man dabei die ID selbst eingibt und sich diese dann auch wohl irgendwo notiert, damit im Falle eines softwaretech - nisch »vermurksten« PC keine neue ID erfragt werden muss. Demnach hat man es gleich mit drei Nummern bei XP zu tun: Der Pro- duktnummer, die bei der XP-Installation von dem Aufkleber der CD abzulesen ist; der mit den Hardware-Einheiten errechneten Quersumme Bild 1.31: Die Aktivierung mit Nummernaustausch per Telefon Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Windows New Technology und die Hardware 74 0 magnum und letztendlich mit der endgültigen, durch Microsoft zugeteilten ID, die dann für jeden PC einmalig sein sollte. Prinzipiell könnte daher eine Win - dows XP-Version nach wie vor auf mehreren PCs installiert werden, weil jede PC-Hardware-Einheit eine andere Seriennummer hat. Die Aktivierung ist in der Regel nur dann notwendig, wenn Windows XP einzeln erworben wurde und nicht bereits auf einem vom Hersteller kon - figurierten PC mitgeliefert wird, denn in diesem Fall sollte der PC-Her- steller diese Prozedur bereits absolviert haben. Der Hersteller liefert dann aber nicht immer eine vollwertige XP-Version mit, sondern nur eine Recovery-CD, mit deren Hilfe sich auch nur dieser eine spezielle PC wie - der zum Laufen bringen lässt, weil die XP-Version mit dem BIOS gekop- pelt ist. 1.4.4 Windows Plug&Play Der erste Betriebssystem von Microsoft, das Plug&Play unterstützt, ist – wie bereits erläutert – Windows 95 und auch die Weiterentwicklungen davon: Windows 98 und Windows Millennium. Windows NT 4.0 ist demgegenüber nicht (derart) Plug&Play-fähig. USB, Firewire und AGP- Grafik kennt Windows NT nicht, was erst – nebst Plug&Play – von den Nachfolgern Windows 2000 und Windows XP geboten wird. In Bild 1.32 werden die einzelnen Bestandteile der Hardware-Erkennung für Windows gezeigt. Der eigentliche Kern des Plug&Play-Systems ist der Configuration Manager, der alle Phasen des Konfigurationsprozesses steuert und überwacht sowie sämtliche Systemnachrichten verarbeitet und diese gegebenenfalls an die entsprechenden Instanzen, beispielsweise einen Treiber, weiterleitet. Die Treiber werden dynamisch vom Configu - ration Manager geladen und in den Systemkern integriert. Ein Hardware Tree bezeichnet eine organisierte Informationsstruktur innerhalb der Registry. Die Registry wird bei jedem Neustart neu initiali - siert und im Falle von Hot-Plug-In-Geräten (USB, Firewire, Card Bus) auch zur Laufzeit entsprechend angepasst. Der Hardware Tree wird vom Configuration Manager mithilfe von Bus-Enumeratoren aufgebaut. Ein Bus-Enumerator stellt in Windows eine spezielle Art von Treiber dar. Erkennt der Configuration Manager beim Neustart des PC einen PCI- Bus, wird er zunächst den PCI-Bus-Enumerator starten. Dieser wird neben den direkt an den PCI-Bus angeschlossenen Geräten auch eine PCI-USB-Bridge erkennen können und diese Informationen dann an den Configuration Manager zurückgeben, der daraufhin den USB-Bus-Enu - merator startet. Erst dieser ist in der Lage, die USB-Devices detektieren zu können. Denkbar ist natürlich auch eine weitere Verzweigung der Buskette, und für jedes unterstütze Bussystem gibt es im System einen eigenen Bus-Enumerator, die der Reihe nach »abgeklappert« werden. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 1 · Hard- und Software im Zusammenspiel 75 Mithilfe des Resource Arbitrators kann das Betriebssystem die benötig- ten Ressourcen der einzelnen Geräte erkennen und etwaige Konflikte auch selbstständig beheben. Damit eine Einheit als Windows-Plug&Play- fähig eingestuft werden kann, muss sie mindestens die folgenden Bedin - gungen erfüllen: Sie verfügt über einen Plug&Play-fähigen Treiber. Die Ressourcen dürfen nicht fest verdrahtet oder über DIP-Schalter konfigurierbar sein. Sie kann sich gegenüber dem System anmelden und die jeweils benö- tigten Ressourcen bekannt geben. 1.4.5 Windows Driver Model Die Versionen ab Windows 98 (prinzipiell bereits ab Windows 95B) einer- seits und ab Windows 2000 andererseits können das Windows Driver Model (WDM) verwenden. Grundlage dieser Entwicklung stellt das von Windows NT bekannte Device Driver Model dar, das um Plug&Play- sowie Power Management-Funktionen erweitert worden ist. Zunächst wurden lediglich Treiber für neuere Einheiten, z.B. für Firewire (IEEE1394) und USB, auf der Basis des WDM in Windows integriert, wobei jedoch nichts dagegen spricht, auch Treiber für andere Hardware- Einheiten WDM-konform zu entwickeln. Eine Treiberentwicklungssoft - ware mit der Bezeichnung WDM-DDK kann für die Betriebssysteme Windows 98/ME/2000/XP kostenlos von Microsoft bezogen werden. Mithilfe der WDM-DDKs (Device Driver Development Kits) ist es nun Bild 1.32: Grundsätzliche Windows Plug&Play-Architektur Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Windows New Technology und die Hardware 76 0 magnum erstmals möglich, plattformübergreifende Treiberentwicklungen durch- führen zu können, sodass beispielsweise ein Gerätetreiber, der für Win- dows XP entwickelt wurde, auch unter Windows 98 funktioniert. WDM-Treiber werden von Windows 95 nicht unterstützt, da hier eine vollkommen andere Treiberstruktur zugrunde liegt, die aus den Virtual Device Drivers (VXDs) besteht, sodass diese Technologie aktuell auch nicht mehr eingesetzt wird. Die Windows New Technology unterscheidet zwei Ausführungsebenen – User Mode und Kernel Mode – und ist gegenüber Windows 9x daher weitaus restriktiver, denn es verbietet den üblichen Applikationen direkte Zugriffe auf Ports, interne Register oder auch den Speicher. Diese Möglichkeiten sind, nach einem recht komplexen Regelwerk, allein den Treibern vorbehalten, die die Rechte der Privilegstufe 0 (Kernel Mode) nutzen können, während die Anwenderprogramme in der Regel auf der Privilegstufe 3 (User Mode) angesiedelt sind. Ein Durchschreiben von entsprechenden Zugriffen ist von der NT-Architektur her nicht vorgese - hen, denn dies würde den implementierten Sicherheitsmechanismus ver- letzen. Bereits mit dem 286-Prozessor wurden vier Privilegstufen (Hierarchical Protection Levels, PL) für Multitasking-fähige Betriebssysteme definiert, um die einzelnen Prozesse voneinander isolieren und voreinander schüt - zen zu können. Man kann sich diese Stufen als Ringe vorstellen wie Bild 1.33 zeigt. Dabei gilt grundsätzlich Folgendes: Auf Daten kann nur von demjenigen Programmcode aus zugegriffen werden, der sich in gleichen oder darüber liegenden Privilegstufen befindet. Ein Programmcode kann nur von einen Programm (Task) ausgeführt werden, das sich in der gleichen oder darunter liegenden Privilegstufe befindet. Die höchste Privilegstufe und somit den Zugriff auf alle weiteren Pro- gramme der darüber liegenden Ringe hat der innerste Ring (PL = 0), wo sich das eigentliche Betriebssystem und auch die virtuellen Gerätetreiber (VxDs) befinden. Hier auftretende Fehler können daher das gesamte Sys - tem zum Absturz bringen. Im Ring 1 können sich Software-Interfaces zur Verbindung des Betriebssystems mit dem Ring 2 befinden, in dem bei - spielsweise Betriebssystemerweiterungen oder auch Service-Routinen lokalisiert sind, und im Ring 3 liegen dann die eigentlichen (Anwender-) Programme. Im Ring 3 sind beispielsweise auch die wesentlichen Teile der grafischen Windows-Umgebung (GDI, USER, KERNEL) abgelegt, und hier laufen auch die Windows und DOS-Programme ab, was durch - aus zu Problemfällen führen kann. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 1 · Hard- und Software im Zusammenspiel 77 Microsoft nutzt aber weder bei der Windows 9x- noch bei der Windows NT-Architektur konsequent diese vier Stufen, sondern beschränkt sich auf die Nutzung der Ringe 3 und 0. Hierfür werden verschiedene Gründe angeführt: Bei Windows 9x wird mit der höheren Geschwindigkeit argu - mentiert, wenn nicht alle Stufen genutzt werden, und bei Windows NT das Argument, dass Windows NT nicht nur auf der x86-Plattform lauf - fähig sein soll, sondern auch auf Alpha- oder Power-PCs, die andere Pri- vilegstufen kennen. Diese Argumente sollten mittlerweile zwar als über- holt angesehen werden können, gleichwohl ist dies bei Microsoft nach wie vor der Stand der Dinge. Im User Mode (Ring 3) werden also die Applikationen ausgeführt, wäh- rend die eigentlichen Systemkomponenten im Kernel Mode (Ring 0) aus- geführt werden. Diese beiden Ebenen unterscheiden sich auch in der Nutzung des Systemspeichers. Die User Mode-Programme werden in der Protected Mode-Umgebung gestartet, und das Betriebssystem übernimmt dabei die Speicherverwaltung. Versucht eine Applikation, auf nicht zuge - wiesene oder von anderen Programmen verwendete Speicherbereiche zuzugreifen, wird dies durch das Betriebssystem selbst unterbunden. Die Bestandteile des Kernels inklusive der Gerätetreiber sind diesem Schutz - mechanismus aber nicht unterworfen. Daher ist eine Treiberentwicklung notwendig, die explizit nach den Microsoft-Vorgaben stattzufinden hat, denn ein falsch programmierter Treiber kann im schlimmsten Fall das gesamte Betriebssystem »lahm legen«. Bild 1.33: Das Prinzip der Privilegstufen (PL= Protection Levels) Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Windows New Technology und die Hardware 78 0 magnum Die Grundlage jeglicher Kommunikation zwischen einer Anwendung auf der Benutzerebene und dem Treiber bilden die IO Request Packets (IRPs, siehe Bild 1.34). Dabei handelt es sich vereinfacht dargestellt um eine interne Datenstruktur, die sämtliche Informationen für den Treiber bereithält, um eine I/O- bzw. Systemanfrage bearbeiten zu können. Der als Driver Stack bezeichnete Teil gliedert sich dabei in den eigentlichen Gerätetreiber (hier PC Card Driver), der auf den Treiber des jeweiligen Bussystems aufsetzt, an dem die Einheit angeschlossen ist, und der unterste Treiber wird hier durch den PCI-Bustreiber gebildet. Demnach handelt es sich bei diesem Beispiel um eine Realisierung, wie sie im Allge - meinen bei Notebooks zu finden ist, wo eine PC Card (z.B. eine Netz- werkkarte) auf diese Art und Weise im System integriert wird. Alle Trei- ber greifen auf die gleichen Informationen des IRP-Headers zu. Sie verfügen jedoch über individuelle I/O-Stack-Locations, was dem System ermöglicht, den Informationsgehalt des IRPs dem jeweiligen Treiber anzupassen. Alle WDM-Gerätetreiber werden mithilfe von INF-Dateien installiert. Ein Installation Information File enthält Verweise auf die Treiberdateien sowie Angaben über die notwendigen Registry-Einträge und die einmali - Bild 1.34: Das Zusammenwirken der wichtigsten Komponenten bei der WDM-Archi- tektur Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 1 · Hard- und Software im Zusammenspiel 79 gen IDs (Vendor ID, Device ID) der jeweiligen Einheit. Eine INF-Datei ist eine ANSI-Textdatei und kann daher im Prinzip mit jedem üblichen Edi - tor bearbeitet werden. Der Funktionsumfang von INF-Dateien ist über die Jahre stark erweitert worden und die realisierten Erweiterungen gestatten die gezielte Anpassung des Installationsvorganges an das jewei - lige Windows-Betriebssystem. Demnach wird nur eine einzige INF-Datei für die Installation des Treibers für verschiedene Windows-Versionen benötigt. Falls nach dem Hinzufügen neuer Hardware keine automatische Treiber- installation initiiert wird, kann der Aufruf der jeweiligen INF-Datei und die damit verbundene Installation des Treibers auch manuell ausgelöst werden, d.h., dass die Hardware über den Hardware-Assistenten von Windows zu installieren ist. Nach dem Start des Hardwaremanagers ist die Installation dann über T REIBER ÜBER HARDWARE MANUELL AUS EINER L ISTE WÄHLEN einzuleiten, woraufhin man auf den jeweiligen Datenträ- ger wechselt, wo sich der jeweilige SYS-Treiber der Einheit befindet. Dies ist in der Regel der gleiche Ort (Diskette oder CD), von dem aus auch die INF-Datei aufgerufen worden ist. Die zu den installierten Einheiten gehörenden INFiles werden neben dem Treiber in unterschiedlichen Verzeichnissen unter Windows gespeichert, was von der jeweiligen Windows-Version und dem jeweiligen Treiber- Typ abhängig ist. Zu WDM-konformen Treibern gehören in der Regel INFiles, die über eine Windows 2000- und eine Windows 98-Sektion (siehe Bild 1.35) verfügen. Dies bedeutet, dass der Installationsvorgang in Abhängigkeit vom jeweiligen System absolviert wird und der Treiber dann für beide Systeme vorgesehen ist. Windows XP-Treiber firmieren Bild 1.35: Windows XP verfügt je nach PC-Ausstattung über eine Vielzahl von INFiles, die für die Installation von Gerätetreibern notwendig sind und im System in unterschiedlichen Verzeichnissen gespeichert werden. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Windows New Technology und die Hardware 80 0 magnum ebenfalls unter der 2000-Sektion und Windows Me-Treiber unter der 98- Sektion, weil die entsprechenden Treibergegebenheiten hierzu identisch sind. Windows 95 und Windows NT bleiben aufgrund der hiervon abwei- chenden Architektur außen vor, auch wenn sie ebenfalls INFiles für die Installation kennen, die jedoch nicht mit den aktuellen kompatibel sind, und die Treiber sind es – wie erläutert – ja ohnehin nicht. Die Tatsache, dass man in den WDM-INFiles an zahlreichen Stellen auf NT-Bezeich - nungen stößt, mag daher möglicherweise etwas verwirrend erscheinen. Dies liegt daran, dass Microsoft eine (traditionelle) Einteilung der Sys - teme in Windows 9x/Me einerseits und Windows NT/2000/XP anderer- seits vorgenommen hat. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. . Nummernaustausch per Telefon Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Windows New Technology und die Hardware 74 0 magnum und letztendlich mit der endgültigen, durch. ist es nun Bild 1.32: Grundsätzliche Windows Plug&Play-Architektur Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Windows New Technology und die Hardware 76 0 magnum erstmals. auch die Windows und DOS-Programme ab, was durch - aus zu Problemfällen führen kann. Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark. Kapitel 1 · Hard- und Software im