Windows NT系

Windows NT 系オペレーティングシステム：進化の歴史とアーキテクチャ

Windows NT 系は、マイクロソフトが開発した Windows NT アーキテクチャに基づくオペレーティングシステム (OS) の総称です。Windows 9x 系とは根本的に異なるアーキテクチャを採用しており、Windows 98/Me のサポート終了後の 2006 年以降、現在に至るまで Windows の主流となっています。本稿では、Windows NT 系の主要な特徴、歴史、アーキテクチャを詳細に解説します。

クライアントとサーバー製品

Windows NT 系の特徴として、クライアント向けとサーバー向け製品の 2 種類が存在することが挙げられます。初期の Windows NT では、同一バージョン内で「Workstation」と「Server」という名称で提供されていましたが、Windows 2000 以降は、クライアント向けは「Professional」、サーバー向けは「Server」という名称体系に統一されていきました。Windows XP では、家庭向け市場をターゲットとした「Home Edition」も登場しました。サーバー版は、Windows 2000 Server 以降、独立した開発・リリースサイクルを歩み、Itanium プロセッサ対応版なども存在しました。

歴史：OS/2 から Windows NT へ

マイクロソフトは当初、IBM と共同で OS/2 を開発していましたが、開発における対立や進捗の遅延により、独自の OS 開発に乗り出します。DEC で VMS の開発に携わったデビッド・カトラーを招聘し、水面下で新 OS、後の Windows NT の開発が始まりました。Windows 3.0 の大成功を背景に、マイクロソフトは後継 OS を OS/2 ではなく、Windows NT ベースとすることを決定しました。

1993 年にリリースされた Windows NT 3.1 は、コンパクトなマイクロカーネルとサブシステムの概念を導入した画期的な OS でした。しかし、初期のバージョンは動作が重く、メモリ消費量も多いため、批判を受けました。Windows NT 3.51 では、サーバー OS としての地位を確立し、ネットワーク市場で成功を収めます。

Windows 2000 では、Windows 9x 系で好評だったプラグアンドプレイや ACPI、USB サポートなどの機能が追加され、ユーザービリティが向上しました。DirectX のサポート強化も相まって、技術者以外にも受け入れられるようになりました。しかし、一般家庭への普及は、Windows XP まで待たなければなりませんでした。

Windows XP 以降：セキュリティと性能向上

Windows XP のリリースは、セキュリティ対策の重要性を改めて認識させるきっかけとなりました。Windows XP Service Pack 2 では、データ実行防止 (DEP) やファイアウォールが標準搭載され、セキュリティ強化が図られました。その後、Windows Vista、Windows 7、Windows 8 と、機能強化とパフォーマンス向上、そしてセキュリティ対策の強化が続けられました。


特に Windows Vista は、当初の動作の重さが問題視されましたが、サービスパックによる改善や、次の Windows 7 のリリースを経て、安定したOSへと進化しました。Windows 8 では、マルチタッチ対応や ARM アーキテクチャへの対応など、モバイルデバイスへの対応も強化されました。Windows 10 では、ユニバーサル Windows プラットフォーム (UWP) により、モバイルから IoT デバイスまでを網羅する統合的なプラットフォームが実現しました。

アーキテクチャ

Windows NT 系のアーキテクチャは、マイクロカーネル、サブシステム、NT Executive、HAL (Hardware Abstraction Layer) などで構成されています。

マイクロカーネルは、システムのコア機能を提供する小さなカーネルです。

サブシステムは、Win32、Win16、OS/2、POSIX など、さまざまなアプリケーション実行環境を提供する層です。Win16 サブシステムは、古い 16 ビットアプリケーションとの互換性を維持するために導入されましたが、64 ビット版 Windows ではサポートされなくなりました。Windows Subsystem for Linux (WSL) は、Linux アプリケーションをネイティブに実行できる環境を提供するサブシステムです。


NT Executiveは、メモリ管理、I/O 管理、セキュリティ管理、プロセス管理など、システムの主要な機能を提供するコンポーネント群です。

HALは、ハードウェアとのインタフェースを抽象化し、カーネルとハードウェア間の依存性を低減する層です。

セキュリティ

Windows NT は、セキュリティに重点を置いた設計がなされています。NT Executive は、オブジェクトへのアクセス権限を細かく制御するセキュリティ記述子を用いることで、堅牢なセキュリティを実現しています。しかし、Windows 9x 系との互換性維持のために、セキュリティ機能を一部制限した部分もあり、初期のバージョンでは管理者権限でのログオンが推奨されるケースが多々ありました。Windows Vista 以降では、ユーザーアカウント制御 (UAC) などにより、セキュリティの強化が図られています。

32 ビット版と 64 ビット版

32 ビット版 (x86) と 64 ビット版 (x64/IA-64) では、利用可能なメモリ容量などが異なります。64 ビット版では、より大容量のメモリを使用できるため、大規模なアプリケーションやサーバー環境に適しています。

まとめ

Windows NT 系は、マイクロソフトの OS の進化において重要な役割を果たした OS 群です。長年にわたるバージョンアップにより、機能、パフォーマンス、セキュリティは飛躍的に向上し、現代の Windows の基盤となっています。その歴史とアーキテクチャを理解することは、Windows の仕組みを深く理解するために不可欠です。

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