Master -iisc

Sistemul de operare

Windows Mobile

Roman Sorin

MASTER –IISC

Curs: SOA

Cuprins

1.Introducere

2.Sistemul de gestiune a memoriei

3.Sistemul de gestiune a proceselor

4.Sistemul de fisiere

5.Sistemul de intrari-iesiri

6.Perspective

7.Bibliografie

1.Introducere

• 
  Windows Mobile –Sistemul de operare propus de Microsoft pentru aplicatii mobile.
  
• 
  Sunt 3 variante de WM, pentru diferite configurari hardware:
  

-WM Professional: folosite pentru SmartPhone cu touchscreen.

-WM Standard: destinat telefoanelor obisnuite.

-WM Classic: destinat Pocket PC-urilor.

• 
  Este bazat ca arhitectura pe sistemul Windows Embedded Compact.
  
• 
  Din punct de vedere al marketingului si al popularitatii este situat pe locul 3 fiind devansat de sistemele folosite de BlackBerry si iPhone.
  

Servicii oferite
Pocket PC

• 
  Office Mobile
  
• 
  Internet/Internet Connection Sharing (ICS-NAT,DNS,DHCP)
  
• 
  Outlook Mobile
  
• 
  PPTP/VPN
  

SmartPhone

• 
  rezolutie ridicata (800x600)
  
• 
  touchscreen (multitouch-WM 7)
  
• 
  VoIP
  
• 
  Live Update
  
• 
  Sql Server Compact Version
  

Conexiunea la internet se realizeaza folosind tehnologia wireless - MANET (mobile ad-hoc network)
Conexiunea la internet se realizeaza folosind tehnologia MANET (mobile ad-hoc network) – retea autoconfigurabila de dispozitive mobile. Intr-o astfel de retea, orice dispozitiv se poate misca independent in orice directie si isi va schimba legatura cu toate celelalte dispozitive frecvent.

Functia de rutare intr-o astfel de retea se refera la redirectionarea traficului strain, catre un alt dispozitiv din acea retea.

Protocolul de rutare in retele ad-hoc (WRP) este un protocol de tip unicast si are la baza metrica distance-vector, ce foloseste algoritmul lui Bellman-Ford. Protocolul introduce mecanisme ce reduc buclele din cadrul rutarii, pentru a asigura schimbul de mesaje.



Fig 1. Schema generala a SO WM
Kernel.dll – fisierul incarcat in timpul boot-arii

NK.exe – nucleul sistemului de operare WM (W CE), are functia de a aloca paginile de memorie virtuala, procese si thread-uri

Fig 3. Structura kernelului
Libraria NK este initiator pentru restul operatiilor de baza:

- FileSystem – sistemul de fisiere folosit exFAT

- GWES – este responsabil cu grafica, evenimentele sistemului de operare

- Device – da posibilitatea utilizatorilor de a face modificari sistemului de operare

- Services – reprezinta managerul de servicii (update)
* schemele sunt download-uri de pe msdn


Kernelul SO WM
-asigura functionalitatea tuturor dispozitivelor

-ofera functionalitati de management (control power), gestiunea memoriei, proceselor si firelor de executie

-multithreading

-crearea de thread-uri pe nivele de prioritate

-aloca paginile de memorie virtuala

-aloca stiva de gestiune a proceselor si thread-urilor

-este un Hybrid kernel

2.Sistemul de gestiune a memoriei
Arhitectura hardware:
-RAM - impartit in doua parti egale una ce contine programele incarcate de user si memoria operanta.

WM propune comprimarea fisierelor intr-un raport de 2:1

-ROM - FlashROM stocheaza SO, si alte fisiere ce nu necesita compresie.

- contine sectorul de boot-are.

- o parte din ROM poate fi scrisa si de user.

- Cache

• 
  SO WM foloseste 32 de biti.
  
• 
  Prezinta divizarea conceptuala:
  

-memorie destinata sistemului de operare

-memorie aplicatii

• 
  Incepand cu WM 5.0 utilizatorul poate mari/micsora spatiul de stocare in detrimentul memoriei de program.
  

Fig 3. PrintScreen manage memory WM

Pentru ca este pe 32 de biti se poate adresa o memorie totala de 4 GB.

Memoria este impartita dupa cum urmeaza:

1.O zona rezervata de 2 GB (adrese in hexazecimal cuprinse intre 8000 0000-FFFF FFFF – in care numai accesul privilegiat este permis (modulul de kernel)).

2.Memoria utilizatorului este sub 2 GB (0000 0000-7FFF FFFF).



Fig 4. Harta memoriei
In Windows CE, aceasta zona(a utilizatorului) este impartita intr- un domeniu rezervat si o zona mare de memorie. Spatiul aplicatiilor (0000 0000-03FF FFFF) este folosit de procesele active si de catre DLL-uri incarcate de catre ROM.

Cum sugereaza si numele, zona de memorie mare (4200 000-7FFF FFFF) este folosita pentru alocari de memorie pentru directoare, fisiere.

Spatiul utilizator este impartit in 64 parti egale cu 32 MB numite sloturi.



Fig 5. Harta memoriei utilizatorului
Partea superioara a spatiului de utilizator (sloturile 33-63) este zona de memorie de mari dimensiuni destinata fisierelor si DLL-uri. In cazul in care cererea este acceptata in aceasta zona sunt incarcate DLL-urile.

Zona rezervata descrisa in figura 4 contine toate procesele din sistem (sloturi 2-32)

Fiecare nou proces este incarcat intr-unul din sloturi, iar cand devine activ este copiat in slotul activ (0). Slotul 1 reprezinta procesele incarcate in ROM.
Memoria virtuala
- Blocuri de 64 KB.

- Accesarea blocurilor se face din Slotul 0.

- Alocarea memoriei virtuale pentru un DLL este tot de 64KB.

- O aplicatie cu 3 DLL-uri necesita 192 KB de memorie virtuala, managementul folosit in Windows Mobile face posibil ca cele 3 sa fie mapate in aceeasi zona de MV de 64KB, ceea ce face duce la o economie de 128 KB.

• 
  Mapare fisier-memorie
  

- Un fisier sau mai multe sunt puse in acelasi timp la dispozitia tuturor proceselor incarcate.

- Se poate utiliza in transferul de date intre procese.

3. Sistemul de gestiune al proceselor

• 
  Clasificarea proceselor in WM
  

Indicator prioritate Nume

4 Asteptare

8 Normal

13 High

24 RealTime

Un proces de nivel de prioritate 24 poate depasi pe cea a unui proces de sistem. Sisteme in timp real opereaza in scopul minimizarii sectiunii critice.

Pentru aplicatii in timp real in general se foloseste algoritmul Round Robin (aloca proceselor cuante de timp egale). Exista insa si varianta ce foloseste programarea preventiva in care procesorul executa cea mai mare sarcina (procesul ce dureaza cel mai mult / necesita cea mai multa memorie) din totalul de procese ready.

Fiecare task de prioritate 24 are asociat un set de proprietati:

t(x, r, t_max, d, p, l, v, res)

x - momentul aparitiei taskului

r - momentul la care taskul poate sa-si inceapa executia, este pregatit ( ready )

t_max - timpul de executie pentru cazul cel mai defavorabil

d - momentul, termenul limita la care taskul isi poate termina executia

p - perioada de activare, in cazul utilizarii algortimului Round Robin

l- pozitia in coada de asteptare

v-incheierea procesului inainte de deadline

res- valoarea resureselor necesare procesului

Obs:

Cunoasterea apriorica a parametrilor taskurilor nu este doar dificil de realizat, dar implica si o limita superioara în cerinta de resurse, parametrii corespunzand cazului celui mai defavorabil.

• 
  Aplicatiile RealTime sunt necesare pentru gestionarea sistemelor critice, cum ar fi:
  

- achizitia de date cu o mare viteza

- echipamente de comutare

- apelul telefonic, primirea de mesajelor.

• 
  Gestiunea proceselor se face in functie de indicatorul de prioritate propriu fiecarei categorii.
  

• 
  Ordinea de pornire a proceselor sistemului este controlata de setarile din system registry (HKEY_LOCAL_MACHINE )
  
• 
  WM 6.0 foloseste mult cod pentru lansarea celui de-al doilea proces - filesys.exe (primul fiind cel de boot)
  
• 
  Ultima varianta de WM (7) propune lansarea proceselor din interiorul procesul tata.
  

Astfel:

- ordinea de incarcare a: DLL-uri de sistem, executabile, si aplicatii poate fi stabilita de utilizator

- planificare – se poate specifica de exemplu ce .dll sa se lansese in cazul intreruperii unui altuia

- pentru fisierele .exe nu se pot specifica parametrii in linia de comanda

4. Sistemul de gestiune al fisierelor

• 
  Gestiunea fisierelor se realizeaza prin matricea bitmap, sau liste simplu inlantuite.
  
• 
  Fisierele nu pot fi criptate default
  
• 
  Fisierele de pe flash sunt organizate folosind exFAT (Extended File Allocation Table, FAT64)
  

2796202 fisiere/director

dimensiune maxima fisier 4 GB

dimensiuni sector 2 9 (512) - 2 12 (4096) bytes

dimensiune maxima cluser 32 de GB

• 
  Protocolul exFAT rezolva o serie de limitari ale sistemului de fisiere FAT32, care a fost introdus în 1996. Astfel, dimensiunea maxima a fisierului de 4GB a crescut la 256TB.Marimea maxima a partitiei, dimensiunea de cluster si dimensiunea sectorului in exFAT sunt mai mari. Prin folosirea de bitmap reduce fragmentarea si alocarea de spatiu liber
  

• 
  Exista insa si dezavantaje: exFAT nu functioneaza pentru versiunile mai vechi de Windows XP, Vista necesita Service Pack 1 pentru utilizarea exFAT-ului.
  

Inovatii exFAT:

- Introduce ACL (access control list) specifică permisiunea de a utiliza de anumiti utilizatori a serviciilor si a fisierelor

-folosire de bitmap duce la alocarea si identificarea rapida a spatiului

-acces rapid la fisiere

-UTC (Universal Time Coordinated) coordoneaza stocarea fisierelor pe categorii si perminte adaugarea a noi extensii

-template-uri pentru metadate, arhive etc.



Fig 6. Structura de foldere si fisiere in exFAT
In plus v 7.0

• 
  Introduce standardul TFAT (text FAT)
  

TFAT este sistemul de gestiune de fisiere proiectat pecial pentru a oferi tranzactii de siguranta pentru datele stocate pe un disc.

TFAT asigura stabilitate sistemul de fisiere si se asigura ca sistemul de fisiere nu este deteriorat atunci cand are loc o intrerupere.

TFAT functioneaza cu doua componente de FAT, un tabel FAT1 in care operatiile curente sunt efectuate si un tabel de FAT0 care este o copie a lui FAT1.

Astfel:

-ofera tranzactii in siguranta

- contine aceleasi date intr-un tabel FAT1 ca cele din FAT0. Modificarile din FAT0 sunt premise dupa ce tranzactia lui FAT1 a fost realizata.

- copiile inerente duc la o scadere a performantelor
5.Sistemul de Intrari/Iesiri

• 
  TouchScreen
  
• 
  Comanda vocala
  

2 tipuri de touchscreen - ecran rezistiv (folosit la atm-uri)

- ecran capacitiv (telefoane)

Capacitiv:

• 
  stratul de deasupra inmagazineaza o sarcina electrica, ce sufera mici modificari la atingeri.
  
• 
  computerul calculeaza exact unde a avut loc contactul si face corespondenta cu imaginea afisata pe ecran.
  
• 
  are nevoie doar de un indicator, nu trebuie sa fie degenul obligatoriu.
  

• 
  Iesirea este data de imaginea afisata pe ecran sau in cazul comenzii vocale de interactiune audio.
  

• 
  Multitouch foloseste tehnologia Surface (proprietara Microsoft)
  

• 
  Tehnologia Surface permite ca pe un singur touch pad sa se execute in paralel diferite aplicatii ca de exemplu:
  

- organizare de imagini

- scrierea de text

- inregistrari video

- Multitouch pentru telefoanele mobile face ca softul sa recunoasca simultan mai multe zone ce contact. Acest lucru este realizat prin diferite moduri: presiune, forma, caldura, lumina.

• 
  Comanda vocala
  

1. Apelarea automata prin recunoasterea de voce

2. Interfata de comunicare (compatibil WM)

- ajuta la gasirea cu usurinta a diverselor puncte de interes

- informatii existente în telefon (contacte, date din organizator)

- “cererea” este trimisa serverele Google.


6.Perspective

• 
  Windows Mobile 7.0
  

-peste 32.768 procese

-fisierele .exe sunt convertite la .dll

-conceptul de memorie virtuala este modificat (un proces poate accesa odata intreaga memorie virtuala-in limita la 2GB)

-wireless 802.11i

-permite citirea de fisiere UDF (caracteristice DVD-urilor)

-face diferenta intre apasarile mai energice si cele usoare, adaugand astfel un nou element de control intregii constructii.

7.Bibliografie

• 
  www.msdn.com
  
• 
  www.wikipedia.com
  
• 
  www.gesturetek.com
  
• 
  www.en.kioskea.net