Microsoft полностью перепишет часть Windows на своем новом языке программирования
Проект Verona
Корпорация Microsoft разрабатывает новый язык программирования, который ориентирован на создание приложений, не подверженных наиболее распространенным проблемам безопасности, пишет Zdnet.
Новый язык базируется на набирающем популярность Rust, развитием которого занимается компания Mozilla, разработчик известного браузера Firefox. Проект получил название Verona и, по данным издания, ключевое его отличие от Rust заключается в применении модели владения на основе групп объектов, а не единичных объектов. Ожидается, что исходные тексты текущих наработок в его рамках будут открыты под свободной лицензией Apache 2.0. Репозиторий проекта уже появился на принадлежащей Microsoft c 2018 г. платформе Github, но пока пуст.
Как отмечает Zdnet, Microsoft также может переписать некоторые низкоуровневые компоненты Windows 10 с использованием модифицированного Rust, чтобы исключить потенциальные проблемы, возникающие при применении языков C и C++.
Как смена языка поможет повысить безопасность
Языки C и C++ в течение десятилетий повсеместно используются в качестве инструмента разработки системного ПО и возлагают на программиста задачу управления оперативной памятью, что неизбежно приводит к возникновению ошибок, таких как обращение к участку памяти после его освобождения или, например, выход за границы буфера. По словам Мэтта Миллера (Matt Miller), специалиста Microsoft по безопасности, около 70% всех уязвимостей, обнаруженных в программных продуктах корпорации за последние 12 лет, связанны с ошибками управления памятью.
В языке Rust (как, видимо, и в Verona), в отличие от C и C++, реализован механизм автоматического управления памятью на основе принципа «владения», который избавляет программиста от необходимости вручную манипулировать памятью, тем самым снижая вероятность возникновения ошибок. Стоит также отметить, что в угоду производительности в Rust не используется так называемый сборщик мусора (Garbage Collector, GC), в задачи которого входит автоматическое удаление из памяти объектов, которые более не востребованы программой.
Эксперименты Microsoft с Rust
Zdnet пишет, что Microsoft начала экспериментировать с Rust летом 2019 г. Сообщалось, что компания собирается переписать некоторые из своих продуктов с использованием этого языка программирования.
В начале ноября 2019 г. Адам Берч (Adam Burch), программист из команды разработчиков Hyper-V (системы аппаратной виртуализации для x64-систем на основе гипервизора), написал в корпоративном блоге о том, что ему поручили переписать на Rust некий низкоуровневый компонент Windows, назвать который он пока не может. По его словам, несмотря на незавершенность проекта, опыт применения Rust оказался в целом позитивным. Он также отметил, что кодовую базу новых компонентов и уже существующих, но с «чистыми интерфейсами», перевести на Rust не составит большого труда. Кроме того, Берч посетовал на отсутствие некоторых возможностей в языке по сравнению с привычным ему C, но выразил уверенность в том, что Microsoft сможет посодействовать их добавлению.
Несколько слов о Rust
Rust появился в 2006 г. как личный проекта Грейдона Хоара (Graydon Hoare), сотрудника Mozilla. В 2009 г. Mozilla начала спонсировать разработку Rust для собственных нужд, а также расширила команду для дальнейшего развития языка.
Интерес Mozilla к Rust был вызван наличием огромного числа критических уязвимостей в разрабатываемом компанией браузером Firefox, в реализации которого присутствовало свыше 4 млн строк на языке C++. Rust был создан с учетом требований безопасности и параллелизма, что сделало его подходящим выбором для переписывания многих компонентов Firefox в рамках проекта Quantum по полной переработке архитектуры браузера. Кроме того, Mozilla использовала Rust для разработки Servo, движка рендеринга HTML, который должен был заменить действующий движок рендеринга Firefox.
Помимо Mozilla и Microsoft в своих проектах Rust применяют Google, Facebook, Amazon, Dropbox, Fastly, Baidu.
В августе 2019 г. в рамках саммита по технологиям с открытым исходным кодом (Open Source Technology Summit) Джош Триплетт (Josh Triplett), ведущий инженер Intel, рассказал о том, что его компания заинтересована в том, чтобы в ближайшем будущем Rust достиг «паритета» с доминирующим в области системной и низкоуровневой разработки языком C.
В том же месяце Грег Кроа-Хартман (Greg Kroah-Hartman), один из ключевых разработчиков ядра Linux, заявил, что не станет препятствовать включению в ядро фреймворка для написания драйверов на языке Rust.
На каких языках написаны Windows, Mac OS X и Linux?
Мне было просто интересно, кто знает, из чего состоят языки программирования Windows, Mac OS X и Linux и какие языки используются для каждой части ОС (то есть: ядро, архитектура подключаемых модулей, компоненты GUI и т. Д.).
Я предполагаю, что есть несколько языков для каждого, и, очевидно, я знаю, что ядро Linux написано на C.
Я полностью предполагаю, что Mac OS X содержит много кода Objective-C, поскольку это язык Apple, полученный из NeXT.
Я слышал, что Windows содержит C, C ++ и Intel Assembly. Linux или Mac OS содержат какой-либо ассемблерный код?
Кроме того, существуют ли языки сценариев, такие как Ruby, Python и т. Д., Используемые разработчиками ОС для сценариев частей ОС? Какие части ОС будут написаны на каждом языке?
Все ядра также будут использовать некоторый ассемблерный код.
Linux: C. Некоторые детали в сборке.
Mac OS X: какао в основном в Objective-C. Ядро написано на C, некоторые части в сборке.
Большая часть Cocoa реализована в Objective-C, объектно-ориентированном языке, который скомпилирован для работы с невероятной скоростью, но использует действительно динамическое время выполнения, что делает его уникально гибким. Поскольку Objective-C является надмножеством C, легко смешивать C и даже C ++ в ваших приложениях Cocoa. (Источник)
Windows: C, C ++, C #. Некоторые детали на ассемблере.
Мы используем почти полностью C, C ++ и C # для Windows. Некоторые области кода настроены вручную или написаны вручную. (Источник)
Unix: C. Некоторые детали в сборке. (Источник)
Microsoft придумала, как заставить пользователей перейти на Windows 11
Microsoft решила оставить пользователей Windows 10 для ARM без эмуляции х64-программ для обычных ПК на Intel или AMD. Эта функция была анонсирована еще год назад и добавлена затем в тестовые версии, но в итоге без объяснения причин была безальтернативно перенесена в Windows 11.
Невыполненное обещание Microsoft
Корпорация Microsoft открыла для себя новый способ ускорить переход пользователей с шестилетней Windows 10 на более современную Windows 11. Как пишет портал Tom’s Hardware, она решила не внедрять в Windows 10 для ARM-процессоров эмуляцию х64-приложений.
Эта функция останется уникальной для Windows 11, в которой по умолчанию реализована поддержка ARM-процессоров. Эмуляция х64-приложений в Windows 10 для ARM, в действительности, тоже предполагалась. Microsoft еще осенью 2020 г. пообещала реализовать ее, но спустя год свое слово в итоге не сдержала.
Данная опция впоследствии действительно появилась в Windows 10, но исключительно в составе тестовых сборок, доступа к которым у обычных пользователей, как известно, нет. Бета-тестеры и разработчики тестировали х64-эмуляцию именно под Windows 10, но теперь Microsoft объявила о сворачивании программы и релизе стабильной ее версии под Windows 11 для ARM.
«Эмуляция x64-приложений в Windows отныне доступна в Windows 11. Тем, кто желает опробовать ее, необходим компьютер на платформе ARM с установленной Windows 11», – говорится в сообщении софтверного гиганта.
Крайне полезная функция
Эмулятор х64-приложений в Windows 11 для ARM позволяет пользователям, купившим компьютер с процессором на ARM-архитектуре, запускать программы, разработанные для ПК на базе современных чипов Intel или AMD. Другими словами, на ноутбуке, собранном на каком-нибудь Qualcomm Snapdragon, при помощи такого эмулятора можно запускать программы, еще не адаптированные под ARM. А таких программ много – абсолютное большинство из числа тех, что когда-либо были написаны под Windows.
Microsoft не спешит объяснять официальную причину своего отказа от внедрения эмулятора х64 в состав Windows 10 для ARM. Но совершенно очевиден тот факт, что если бы данная функция появилась в составе этой системы, то пользователи бы гораздо менее охотно переходили на Windows 11.
Нечто подобное в своей macOS уже дважды реализовывала компания Apple. В 2020 г. она перешла на ARM-процессоры собственной разработки и встроила в macOS эмулятор Rosetta 2, позволяющий почти беспрепятственно запускать на новых Mac программы, написанные под чипы Intel. В 2006 г., когда Apple осуществляла переход с PowerPC на Intel, она запустила аналогичный эмулятор Rosetta первого поколения. Его представлял лично основатель Apple Стив Джобс (Steve Jobs), умерший в октябре 2011 г.
У пользователей есть только два пути
В настоящее время у пользователей есть два варианта того, как им отреагировать на нарушение обещаний, данных Microsoft. Первый подразумевает отказ от надежд начать пользоваться х64-программами для ПК и ноутбуков на AMD и Intel и продолжение работы в привычной Windows 10 для ARM. Второй вариант заключается в переходе на Windows 11, которая известна своими завышенными требованиями к «железу» и пока еще очень скудным списком поддерживаемых ARM. Это означает, что не каждый компьютер пригоден для перехода на нее.
Добавим, что Windows 10 сама по себе продолжает свое существование. Еще летом 2021 г. Microsoft заявила, что обновления для этой операционной системы будут выходить до октября 2025 г.
Другие сюрпризы Microsoft
Windows 11, анонсированная в конце июня 2021 г. и вышедшая в начале октября 2021 г., по праву можно считать самой непредсказуемой операционкой семейства Windows. Она содержит немало количество отличий даже от своей предшественницы – Windows 10.
В качестве примера можно привести неожиданно почерневший «синий экран смерти», не менявший оттенок своего фона на протяжении почти 40 лет. Справедливости ради стоит отметить, что в ноябре 2021 г. Microsoft без объяснения причин вновь сделала его синим, хотя и пока лишь в тестовых сборках.
Помимо этого, в ноябре 2021 г. Microsoft выпустила урезанную версию Windows 11 под названием Windows 11 SE, ориентированную на ноутбуки самого базового уровня. Сюрприз здесь в том, что если вдруг система выйдет из строя, и ее потребуется переустановить, то сделать этого будет нельзя. Пользователи попросту не смогут установить эту же ОС на устройство повторно.
Кроме того, Windows 11 SE не будет распространяться в виде отдельного дистрибутива, в отличие от полноценной Windows 11. Это означает, что пользователи не смогут установить ее на сторонние компьютеры или ноутбуки с процессорами ARM, по крайней мере, легальными методами.
Также Windows 11 известна своей нелюбовью к процессорам AMD. Без соответствующего патча она замедляет их работу – в некоторых программах производительность может падать на 15%. А с учетом того, что не все компьютеры на базе этой ОС будут получать обновления для нее, ситуация с замедлением Ryzen может не решаться годами.
На каком языке написана Windows 10?
Windows написана на C или C ++?
Для тех, кто заботится о таких вещах: многие спрашивают, написана ли Windows на C или C ++. Ответ заключается в том, что, несмотря на объектно-ориентированный дизайн NT, как и большинство операционных систем, Windows почти полностью написана на языке C. Почему? C ++ требует затрат с точки зрения занимаемой памяти и накладных расходов на выполнение кода.
Какой язык программирования использует Windows 10?
Первоначальный ответ: Какие языки используются в Windows 10? В основном C ++ и C #. Некоторые части ядра написаны на C, но даже это в основном C ++. Поскольку ядро - это Windows NT, которая изначально была написана в 1993 году, там очень мало кода на C #.
На каком языке программирования написана Microsoft Windows?
Windows / Написано на
Python написан на C или C ++?
Python написан на C (на самом деле реализация по умолчанию называется CPython). Python написан на английском языке. Но есть несколько реализаций: PyPy (написано на Python)
C все еще используется в 2020 году?
Наконец, статистика GitHub показывает, что и C, и C ++ являются лучшими языками программирования для использования в 2020 году, поскольку они по-прежнему входят в первую десятку списка. Так что ответ — НЕТ. C ++ по-прежнему остается одним из самых популярных языков программирования.
C ++ лучше Python?
Производительность C ++ и Python также заканчивается этим выводом: C ++ намного быстрее Python. В конце концов, Python — это интерпретируемый язык, и он не может сравниться с компилируемым языком, таким как C ++. Хорошая новость заключается в том, что вы можете получить лучшее из обоих миров, объединив код C ++ и Python.
Какие бывают 4 типа языков программирования?
Ниже рассматриваются различные типы языков программирования.
C # лучше, чем C ++?
В C # много накладных расходов и включены библиотеки, прежде чем он будет скомпилирован. C ++ намного легче. … Производительность: C ++ широко используется, когда языки более высокого уровня неэффективны. Код C ++ намного быстрее кода C #, что делает его лучшим решением для приложений, где важна производительность.
Стоит ли изучать Java и Python?
Если вы просто интересуетесь программированием и хотите окунуться в жизнь, не продвигаясь полностью, изучите Python, так как синтаксис будет легче изучать. Если вы планируете заниматься информатикой / инженерией, я бы в первую очередь порекомендовал Java, потому что она также помогает вам понять внутреннюю работу программирования.
Почему до сих пор используется C?
Программисты на C. Кажется, что у языка программирования C нет срока годности. Его близость к оборудованию, отличная портативность и детерминированное использование ресурсов делают его идеальным для низкоуровневой разработки таких вещей, как ядра операционных систем и встроенное программное обеспечение.
Написана ли Java на C?
Самый первый компилятор Java был разработан Sun Microsystems и был написан на C с использованием некоторых библиотек из C ++. Сегодня компилятор Java написан на Java, а JRE — на C.
Что мне изучать C или C ++?
Нет необходимости изучать C перед изучением C ++. Это разные языки. Распространено заблуждение, что C ++ каким-то образом зависит от C, а не является полностью определенным языком сам по себе. Тот факт, что C ++ имеет один и тот же синтаксис и много одинаковой семантики, не означает, что вам нужно сначала изучить C.
Python проще, чем Java?
Здесь больше экспериментов, чем производственного кода. Java — это статически типизированный и компилируемый язык, а Python — динамически типизированный и интерпретируемый язык. Это единственное отличие делает Java быстрее во время выполнения и упрощает отладку, но Python проще в использовании и легче читается.
Python проще, чем C ++?
Python — это простой в использовании язык программирования по сравнению с C ++. Python медленнее C ++. … Написать код на C ++ не так просто, как на python, из-за его сложного синтаксиса. Python проще в использовании и написании кода благодаря удобному синтаксису.
Может ли Python заменить Java?
Python продолжает расти в списке популярных языков программирования в мире. По мнению аналитиков TIOBE, с такими темпами Python может обогнать C и Java и стать самым популярным языком программирования. …
Что нужно знать, чтобы написать операционную систему
Авторизуйтесь
Что нужно знать, чтобы написать операционную систему
Создание операционной системы — одна из сложнейших задач в программировании, поскольку требует обширных и комплексных знаний о работе компьютера. Каких именно? Разбираемся ниже.
Что такое ОС
Операционная система (ОС) — это программное обеспечение, которое работает с компьютерным железом и его ресурсами и является мостом между аппаратной и программной частью компьютера.
Компьютеры первого поколения не имели операционных систем. Программы на первых ЭВМ включали в себя код для непосредственной работы системы, связи с периферийными устройствами и вычислений, для выполнения которых эта программа и писалась. Из-за такого расклада даже простые по логике работы программы были сложны в программной реализации.
По мере того как компьютеры становились более разнообразными и сложными, писать программы, которые работали и как ОС, и как приложение, стало попросту неудобно. Поэтому, чтобы программы было легче писать, владельцы компьютеров начали разрабатывать программное обеспечение. Так и появились операционные системы.
ОС предоставляет всё необходимое для работы пользовательских программ. Их появление означало, что теперь программам не нужно контролировать весь объём работ компьютера (это отличный пример инкапсуляции). Теперь программам нужно было работать именно с операционной системой, а система уже сама заботилась о ресурсах и работе с периферией (клавиатура, принтер).
Кратко об истории операционных систем
Первая операционная система была создана в 1956 году компанией General Motors для единственного компьютера IBM. Остальные владельцы этих компьютеров последовали примеру и начали создавать собственные ОС.
Как можно догадаться, первые ОС сильно отличались друг от друга. Почти на каждом компьютере стояла своя система. Хоть они и облегчали написание программ, использовать такие программы можно было только на одном компьютере.
В 1960-х годах IBM стала первой выпускающей компьютеры компанией, которая взяла на себя процесс написания ОС под свои же компьютеры. Компания начала распространять компьютеры вместе со своей операционной системой.
В эти же годы компании Control Data Corporation, Computer Sciences Corporation, Burroughs Corporation, GE, Digital Equipment Corporation и Xerox тоже начали реализовывать свои ОС.
В конце 60-х была разработана первая версия ОС Unix. Написанная на Си, свободно доступная первые годы, Unix привлекала всё больше внимания и аудитории. Она легко портировалась на новые системы и начала набирать обороты.
Многие современные ОС, включая Apple OS X и все разновидности Linux-систем, являются дальними потомками Unix.
Microsoft Windows, в свою очередь, была написана для ряда персональных компьютеров IBM.
Первая ОС от Microsoft называлась не Windows, а MS-DOS. Эта система была создана в 1981 году, когда систему 86-DOS купили у компании Seattle Computer Products и модифицировали её под требования IBM.
Всем привычное название Windows появилось в 1985, когда MS-DOS обзавелась графическим интерфейсом.
Apple OS X, Microsoft Windows и ряд Linux-систем (включая Android) сейчас контролируют большую часть рынка операционных систем.
Составляющие операционной системы
ОС состоит из двух основных частей:
Ядро (англ. kernel)
Сердце операционной системы. Именно оно запускается первым при включении компьютера (не считая BIOS и загрузчик). Ядро контролирует ресурсы компьютера и обрабатывает запросы от системных программ.
Системные программы
Работают поверх ядра. Такие программы нужны, в целом, не для пользователя, а для связи ядра с пользовательскими приложениями и периферией. Примеры системных программ: драйвера устройств, файловая система, сетевые программы, утилиты для дефрагментации диска.
Пользовательские программы
Не являются частью операционной системы. Именно эти программы уже имеют конкретное назначение. Текстовые редакторы, браузеры, медиа-плееры — всё это пользовательские программы. Они контролируются ядром и используют системные программы для доступа к периферии.
Что необходимо знать
Список вещей, которые необходимо знать для создания собственной ОС, очень длинный. Но в нём есть три основных пункта, на которые нужно обратить внимание в первую очередь:
Изучение информатики
Разработка ОС — это не тоже самое, что, скажем, веб-разработка. Тут нельзя будет просто и быстро разобраться в базовых вещах. Для начала нужно получить крепкий базис информатики и только потом переходить к другим темам.
Coursera: Computer Science 101 — это курс, который подойдёт для тех, кто только начал осваиваться в информатике и программировании. Если у вас уже имеются элементарные знания в в этой области, то пропустите этот курс и переходите к следующему.
Udacity: Intro to Computer Science использует веб-разработку в качестве подхода к обучению компьютерной науке. Хоть курс и не направлен на непосредственную разработку ОС, он даёт мощный базис в области программирования.
edX: Introduction to Computer Science — этот курс является самым исчерпывающим и углублённым в этом списке. Несмотря на это, он полностью бесплатен. Курс был разработан в Гарвардском Университете. В нём вас научат алгоритмам, структурам данных, управлению ресурсами, разработке ПО, а так же познакомят с такими языками программирования, как C, PHP и JavaScript.
Подборка книг для самостоятельного изучения Computer Science.
Изучение программирования
С крепкими знаниями в области информатики и хотя бы базовым пониманием программирования вам нужно набраться опыта в разработке проектов.
Udacity: Software Development Process — отличный курс для тех, кто ещё не принимал участие в крупных проектах. Тут вас ознакомят с подробностями рабочего процесса и работой с инструментарием (например Git), а также расскажут о настройке интегрированной среды разработки.
Изучение языков программирования
Для разработки операционной системы вам понадобится освоить минимум два языка программирования:
Первый используется для работы напрямую с процессором. Процессор «понимает» только машинный код, и для каждого типа процессора есть только один соответствующий язык. Одной из самых популярных архитектур процессора является x86. Она была разработана компанией Intel и на текущий момент широко используется многими производителями компьютерного железа, включая AMD. По этой причине в этой статье акцент будет именно на архитектуру x86.
Высокоуровневые языки программирования, в свою очередь, работают сразу на нескольких архитектурах. Самый популярный из таких языков — Cи. Чаще всего именно на нём и пишутся операционные системы. Но это не означает, что этот язык единственный. Для написания ОС можно использовать и более высокоуровневые языки, например C++ или Python.
Прим. перев. Есть пример написания «игрушечных» операционных систем на C#. Cosmos — некий конструктор ОС. В этой статье на практическом примере показывают написание системы всего в нескольких десятках строк.
Язык ассемблера для x86
«x86 Assembly Guide» — неплохо подойдёт для начального изучения ассемблера. Несмотря на то, что эта статья коротка для полного курса, в ней содержится всё необходимое для дальнейшего углубления.
Книга «Programming from the Ground Up» Джонатана Бартлетта является одной из основных по изучению ассемблера. В ней основами языка программирования подкрепляются базисы информатики.
Для изучения ассемблера есть ещё одна показательная книга — «The Art of Assembly Language», написанная Рэнди Гайдом. Изначально книга писалась специально для курсов, которые вёл автор в Калифорнийском университете Cal Poly и UC Riverside. В середине 90-х годов книга была признана определяющей в этой сфере.
Если вдруг вышеописанные материалы вам не подошли, вот ещё пара отличных книг:
Язык Cи
Как уже упоминалось выше, для написания ОС есть несколько высокоуровневых языков программирования. Однако самый популярный из них — Си.
Начать изучать этот язык можно отсюда. Этот ресурс ознакомит вас с базовыми понятиями и подготовит к более сложным задачам.
«Learn C the Hard Way» — название ещё одной книги. Кроме привычной теории в ней собрано много практических решений. Этот учебник расскажет обо всех аспектах языка.
Либо же можете выбрать одну из этих книг:
Разработка ОС
После освоения всего необходимого, что касается информатики, языка ассемблера и Cи, вам стоит прочесть хотя бы одну или две книги про непосредственную разработку ОС. Вот несколько ресурсов для этого:
«Linux From Scratch». Здесь рассматривается процесс сборки операционной системы Linux (учебник переведён на много языков, в том числе и на русский). Тут, как и в остальных учебниках, вам предоставят все необходимые базовые знания. Полагаясь на них можно попробовать себя в создании ОС. Чтобы сделать программную часть ОС более профессиональной, присутствуют дополнения к учебнику: «Beyond Linux from Scratch», «Automated Linux from Scratch», «Cross Linux from Scratch» или «Hardened Linux from Scratch».
«The little book about OS development» Эрика Хэйлина и Адама Ренберга. Этот учебник разработан в рамках продвинутого курса информатики и на момент его написания авторы являлись студентами Королевского Института Технологий в Стокгольме. В этой книге рассматривается разработка ОС для архитектуры x86 (причём с самого начала — с установки среды разработки). В этом курсе рассказывается о многих интересных темах, включая многозадачность, управление памятью и разработку файловой системы.
«Operation System Development Series» Broken Thorn Entertainment — серия из 25 уроков, посвящённых разработке ОС с нуля.
Примечание Эти уроки рассчитаны на то, что вы уже знакомы с IDE и владеете как языком ассемблера, так и Cи.
Вот ещё три книги, которые помогут вам ознакомиться с дисциплиной разработки ОС:
Сообщества, посвященные разработке ОС
Заниматься разработкой ОС в одиночку смело, но сложно. Гораздо проще найти единомышленников, которые, как и вы, решили попытать удачу в этом нелёгком деле. Существует пара подходящих мест:
Заключение
Обучение разработке ОС — достаточно сложная задача. Однако в процессе вы разберётесь в работе процессора и аппаратного уровня, что поможет лучше понимать работу и оптимизацию высокоуровневых приложений и их взаимодействие друг с другом. Ну и в глазах коллег вы наверняка будете выглядеть очень крутым (но это не точно).