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Microsoft Windows NT 3.1

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Windows NT 3.1
Das Logo von Windows NT 3.1
Deutsches Windows NT 3.1 mit geöffnetem Datei-Manager
Entwickler Microsoft
Lizenz(en) Microsoft EULA (Closed Source)
Erstveröff. 26. Juli 1993
Akt. Version 3.10.528 (Service Pack 3) (29. Oktober 1994)
Kernel Hybridkernel
Abstammung \ Microsoft Windows NT
Architektur(en) x86, MIPS, Alpha AXP
Chronik

Windows NT 3.1
Windows NT 3.5
Windows NT 3.51
Windows NT 4.0
Windows 2000
Windows XP
Windows Server 2003
Windows XP Prof. x64
Windows Vista
Windows Server 2008
Windows 7
Windows Server 2008 R2
Windows 8
Windows Phone 8
Windows RT
Windows Server 2012
Windows 10
Windows 10 Mobile
Windows Server 2016
Windows Server 2019
Windows Server 2022
Windows 11

Windows NT 3.1 ist ein von Microsoft entwickeltes 32-Bit-Betriebssystem. Es wurde am 26. Juli 1993 veröffentlicht und war das erste Betriebssystem der Windows-NT-Reihe. Die aus Vermarktungsgründen gewählte Versionsnummer 3.1 sollte die optische Nähe zum damaligen Betriebssystem Windows 3.1 betonen.

Windows NT 3.1 ist ein von Grund auf neu entworfenes Betriebssystem. Es sollte nicht nur auf mehreren Prozessorarchitekturen lauffähig sein, sondern auch eine höhere Sicherheit und Stabilität bieten als die bisherigen, auf MS-DOS basierenden Windows-Versionen, und damit unter anderem als Betriebssystem für sicherheitskritische Anwendungen dienen. Windows NT 3.1 wurde als Netzwerkbetriebssystem konzipiert und konkurrierte in diesem Bereich mit Novell NetWare. Windows NT 3.1 wurde als Workstation- und Servervariante veröffentlicht.

Das Betriebssystem konnte sich auf dem Markt nicht durchsetzen. Aufgrund der hohen Hardwareanforderungen war das Betriebssystem für damalige Computer zu langsam, außerdem gab es nur wenige 32-Bit-Anwendungen, die die Fähigkeiten von Windows NT 3.1 nutzten. Es legte jedoch den Grundstein für alle späteren Windows-NT-Versionen.

Geschichte

Vorgeschichte

In den 1980er-Jahren hatte Microsoft mit MS-DOS, dem Betriebssystem der damals vorherrschenden IBM-PC-kompatiblen Computer eine Vormachtstellung im Personal Computer-Markt inne.[1] Nathan Myhrvold, der durch die Übernahme seines Unternehmens zu Microsoft kam, erkannte jedoch zwei Gefahren, die auf langer Sicht den Stellenwert von MS-DOS gefährden würden. Zum einen entstanden neue Prozessoren, die auf dem RISC-Prinzip basierten und einen schnelleren Takt erreichten als die vergleichbaren Intel-Prozessoren, auf denen MS-DOS lauffähig war.[2] Zum anderen wurde ein Jahrzehnt zuvor mit Unix ein Betriebssystem erschaffen, das durch seine Multitasking- und Netzwerkfähigkeiten bestach und auf vielen Architekturen lauffähig war. Aufgrund der Tatsache, dass das Betriebssystem früher frei kopiert und verändert werden konnte, existierten zu dieser Zeit viele Unix-Derivate, die jedoch zueinander inkompatibel waren, sodass Anwendungsprogramme für jedes Derivat angepasst werden mussten. Dies verhinderte zu diesem Zeitpunkt zwar eine flächendeckende Verbreitung von Unix, doch die Vorstellung der Symbiose von Unix und RISC überzeugte Microsoft-Gründer Bill Gates davon, dass er einen „Unix-Killer“ benötigte. Er beauftragte daraufhin Nathan Myhrvold mit der Entwicklung eines portablen Betriebssystems.[3]

DEC, ein Computerhersteller, der zu dieser Zeit ein starkes Wachstum erlebte,[4] besaß mit David N. Cutler einen renommierten Softwareentwickler, der unter anderem an der Entwicklung des Betriebssystems VMS beteiligt war. 1985 sollte Cutler mit seinem Entwicklerteam eine neue Computerfamilie mit dem Codenamen Prism entwickeln sowie ein zugehöriges Betriebssystem namens Mica entwerfen.[5] Die Entwicklungszeit war sehr von Konflikten mit dem Arbeitgeber geprägt, und im Juni 1988 entschied sich DEC schließlich, die Entwicklung des Projekts abzubrechen. Wenngleich dies Cutler nicht überraschte,[6] war er doch gezeichnet vom Ende seines Projekts. Zwar wollte Cutler DEC so schnell wie möglich verlassen, er wurde aber vom Unternehmen zum Abwarten überzeugt. Das Gerücht, Cutler würde DEC verlassen, erreichte Microsoft am 4. August 1988.[7] Gates kannte Cutler zwar nicht persönlich, wusste aber um seine Erfahrung und wollte ihn zu sich holen. Cutler forderte die Mitnahme eines Teils seines Entwicklungsteams, darunter auch Computerdesigner. Zwar war Microsoft nicht im Bereich der Rechnerarchitektur tätig, jedoch entschied sich das Unternehmen, auf die Forderung einzugehen und vollendete so die Abwerbung Cutlers von Digital.[8] Cutler kam am 31. Oktober 1988 bei Microsoft an,[9] die Arbeiten am zukünftigen Windows NT 3.1 begannen im November[10] selben Jahres.

Der Anfang als OS/2-Projekt

Das neue Betriebssystem wurde zunächst offiziell als erweiterte Version von OS/2 entwickelt.[11] OS/2 war damals ein Betriebssystem, welches Microsoft und IBM gemeinschaftlich entwickelten, um MS-DOS zu ersetzen, größere Erfolge blieben jedoch bisher aus.[12] Anfang 1989 wurden daher die ersten Voraussetzungen definiert, welche erfüllt werden mussten, damit NT OS/2, wie das Betriebssystem intern genannt wurde,[13] am Markt erfolgreich sein würde. Es sollte portabel sein, um auf Veränderungen im Prozessormarkt reagieren zu können, sowie die Leistungsfähigkeit von Mehrprozessorsystemen, die damals nur von wenigen Betriebssystemen unterstützt wurden, nutzen können.[14] Das Betriebssystem sollte Netzwerkfunktionen beinhalten, da man erkannte, dass es eine wachsende Anzahl an Computern in Unternehmen geben wird. Zuletzt sollte das Betriebssystem auch Voraussetzungen der US-Regierung erfüllen, dazu zählten neben der Unterstützung des POSIX-Standards auch ein gewisses Maß an Sicherheit, dessen Grundlage die Trusted Computer System Evaluation Criteria darstellte. Das Ziel für NT war zunächst die Erfüllung der Stufe C2[15]; zu den Voraussetzungen dieser Stufe zählten unter anderem separate Benutzerkonten, ein Zugriffsrechtesystem sowie die Protokollierung sicherheitsrelevanter Ereignisse.[16]

Im Hinblick auf die Portabilität des zukünftigen Betriebssystems wurde entschieden, das Betriebssystem zunächst auf Nicht-x86-Prozessoren zu entwickeln, um die unbeabsichtigte Verwendung von x86-spezifischem Code im Betriebssystem zu verhindern. Die Wahl fiel zunächst auf einen Intel i860-Prozessor, da dieser nicht bei Microsoft vorlag, musste auf einem Emulator entwickelt werden. Der Codename des Intel i860-Prozessors, N-Ten, gab auch dem Betriebssystem NT seinen Namen, die Bezeichnung wurde erst später zu Marketingzwecken zur Abkürzung für New Technology umgedeutet.[17] Da DEC vermutete, dass ein Großteil des Quellcodes des Mica-Projekts auch im neuen Betriebssystem verwendet wurde, verklagten sie Microsoft. DEC und Microsoft einigten sich später außergerichtlich, dabei sagte Microsoft unter anderem zu, mit dem Betriebssystem den Alpha-Prozessor zu unterstützen.[10] Im April 1989 war der Betriebssystemkern erstmals im Emulator lauffähig, und man rechnete mit der Fertigstellung des Betriebssystems in 18 Monaten. Als sich herausstellte, dass der Intel i860-Prozessor für NT ungeeignet war, wechselte man im Dezember 1989 auf einen MIPS R3000-Prozessor. Innerhalb von drei Monaten war das System portiert.[17]

Im Februar 1990 schlug Microsoft-Mitarbeiter Paul Maritz vor, NT auf der COMDEX im kommenden Herbst vorzustellen. Dadurch sollte vor allem Konkurrenten begegnet werden, die behaupteten, dass sich die Entwicklung von NT bis ins Jahr 1994 ziehen würde, während Maritz von einer Fertigstellung im Jahr 1992 ausging.[18]

Weiterführung als Windows NT

Microsoft veröffentlichte im Mai 1990 das Betriebssystem Windows 3.0, welches ein großer Erfolg wurde.[19] Dadurch verschlechterte sich die Partnerschaft zwischen Microsoft und IBM, denn IBM wollte, dass Microsoft sein Windows-Betriebssystem vernachlässigt, um sich auf OS/2 zu konzentrieren.[20] Microsoft beschäftigte zu dieser Zeit 150 Programmierer für die Entwicklung von OS/2, die jährlich 50 Millionen USD verschlang; diese Ressourcen waren dementsprechend nicht für andere Projekte wie NT verfügbar. Die parallele Arbeit an mehreren komplett verschiedenen Betriebssystemen kostete nicht nur wertvolle Ressourcen, sondern stellte auch für das Marketing ein großes Problem dar.[21] Softwareentwickler standen vor der schwierigen Wahl, ob sie ihre Anwendungen für Windows oder für OS/2 entwickeln sollten, denn es bestand keinerlei Kompatibilität zwischen den beiden Betriebssystemen und es war zu diesem Zeitpunkt noch ungewiss, welches der beiden Betriebssysteme sich am Ende durchsetzen würde.[22]

Dies führte dazu, dass man im August 1990 intern beschloss, das Betriebssystem als „Windows NT“ weiterzuentwickeln.[23] Die OS/2-API sollte nicht mehr Bestandteil des zukünftigen Betriebssystems sein, sondern lediglich gesondert erhältlich sein.[24] Man entschied sich stattdessen, die Funktionen der Win16-API weitestgehend zu übernehmen und um neue Funktionen zu erweitern, um den Umstieg auf Windows NT für Programmierer, welche bereits mit den 16-Bit-Versionen von Windows vertraut waren, einfach zu gestalten.[25] Für NT war ursprünglich die Presentation Manager-Oberfläche von OS/2 vorgesehen[26], welche nun im Zuge des Wechsels zur Windows-Produktreihe durch die Windows-Shell ersetzt werden musste.[27] Dadurch war klar, dass eine Demonstration des Betriebssystems auf der COMDEX 1990 nicht mehr zu schaffen war.[23]

Der Öffentlichkeit wurden diese Neuigkeiten noch nicht preisgegeben, und auch Partner IBM wusste noch nichts von der drohenden Abspaltung.[28] Stattdessen einigten sich die beiden Unternehmen im September auf eine Neuausrichtung, bei der beschlossen wurde, dass IBM die alleinige Federführung an der nächsten Version von OS/2, Version 2.0 bekam, während Microsoft zur selben Zeit die übernächste Version 3.0 entwickeln sollte.[29] Im Januar 1991, als IBM-Mitarbeiter in einem internen Treffen das neue Ziel von Microsoft erkannten, zerbrach die Allianz beider Unternehmen endgültig.[30] Im Juli 1991 erreichte diese Nachricht schließlich die Presse.[24]

Vorabversion von Windows NT 3.1, wie sie im Oktober 1991 auf der COMDEX herausgegeben wurde

Im September 1991 begannen die Vorbereitungen für eine Vorstellung von Windows NT auf der im darauffolgenden Monat stattfindenden COMDEX. Da man erkannte, dass Windows NT ohne speziell auf seine Fähigkeiten ausgelegten Programme seine Vorteile nicht ausspielen könnte, sollten auf dieser ersten öffentlichen Vorstellung des Betriebssystems Anwendungsentwickler angeworben werden.[31] Auf der COMDEX wurden die Mehrprozessorfähigkeiten des Betriebssystems demonstriert und Entwicklungskits für 32-Bit-Software an ausgewählte Entwickler weitergegeben. Als Auslieferungstermin wurde nunmehr Ende 1992 in Aussicht gestellt.[32] Die Reaktionen auf die Vorstellung waren überwältigend[33], das PC Magazine nannte Windows NT „the modern reinvention of the operating system“ (deutsch: „die moderne Neuerfindung des Betriebssystems“), hielt es jedoch gleichzeitig für unwahrscheinlich, dass die versprochene Abwärtskompatibilität auch ins Endprodukt übernommen würde.[34]

Das Ziel war nun, Entwickler zur Programmierung von Software für das neue Betriebssystem zu bewegen. Dazu wurde im März 1992 mit Win32s eine Schnittstelle angekündigt, mit der Windows-NT-Anwendungen auch auf Windows 3.1 ausgeführt werden konnten, sodass diese bereits vor der Veröffentlichung von Windows NT nutzbar sein sollten.[35] Auf einer vom 6. bis zum 8. Juli 1992 in San Francisco stattfindenden Konferenz fand eine weitere Vorstellung von Windows NT statt, bei der CDs mit einer Vorabversion, die unter anderem neue Versionen des Entwicklungskits enthielten, herausgegeben wurden.[36] Diese beinhalteten unter anderem ein Programm, das die Portierung von 16-Bit-Windowsprogrammen auf das neue Betriebssystem vereinfachte.[37] Außerdem wurde die Lauffähigkeit von Windows NT auf x86- und MIPS-Rechnern demonstriert.[36] Microsoft kündigte in diesem Zusammenhang eine 32-Bit-Version des Microsoft SQL Servers für Windows NT an.[38] Als Reaktion auf diese Vorstellung befürchteten Unix-Händler die Verdrängung ihres Betriebssystems vom Markt durch Windows NT.[39]

Der hohe Speicherbedarf des Betriebssystems war allerdings ein Problem; die PC Week hielt nach einem eigenen Test Windows NT für praktisch unbenutzbar.[40] Die meisten PCs der damaligen Zeit hatten einen Arbeitsspeicher von 4 Megabyte, die Entwickler hielten für einen typischen Rechner allerdings 16 Megabyte für notwendig[41], und aufgrund der hohen Preise für Arbeitsspeicher befürchteten die Entwickler, dass der Markt Windows NT wegen seines Speicherbedarfs nicht annehmen werde.[42] Die Entwickler versuchten daraufhin, die Leistung des Betriebssystems mithilfe verschiedener Verfahren zu optimieren; zum Beispiel sollte durch die Auslagerung des Betriebssystemkerns der Speicherverbrauch gesenkt werden.[43]

Als sich herausstellte, dass sich der Veröffentlichungstermin von Windows NT ins Jahr 1993 verschieben würde, erwartete man einen Marktvorteil des Konkurrenten IBM, dessen Betriebssystem OS/2 2.0 bereits auf dem Markt war.[44] Im Oktober 1992 begann der öffentliche Betatest von Windows NT und Microsoft versandte 20.000 Kopien einer Vorabversion an Betatester, um Programmfehler aufzuspüren.[45] Microsoft nutzte die COMDEX im November 1992, um eine große Anzahl an Drittanbietersoftware für Windows NT vorzuführen.[46]

Im März 1993 fand die Auslieferung der letzten öffentlichen Vorabversion statt, die an über 70.000 Personen verschickt wurde.[47] Gleichzeitig wurden erstmals Details über die Server-Variante Windows NT Advanced Server, die zuvor nur als Windows NT with LAN Manager bekannt war, preisgegeben.[48] Zwar war diese Vorabversion wesentlich stabiler und schneller als die letzte Vorabversion, aber aufgrund der weiterhin zahlreichen Programmfehler kamen Befürchtungen auf, dass das Betriebssystem entweder zu früh im unfertigen Zustand herausgegeben, oder die Veröffentlichung sich zum Ende 1993 verzögern würde.[49] Auf der COMDEX im Mai 1993 wurde Windows NT letztmals vor der Veröffentlichung vorgestellt. Aufgrund der Neuausrichtung des Betriebssystems in die High-End-Sparte von Seiten Microsofts zeigten sich einige Softwarehersteller verunsichert, ob sich Windows NT auch als Client-Betriebssystem durchsetzen würde, und zögerten daher mit der Portierung ihrer Software auf die 32-Bit-Architektur.[50]

Veröffentlichungen

Am 26. Juli 1993[51] wurden Windows NT 3.1 und Windows NT 3.1 Advanced Server, zunächst nur für x86- und MIPS-Prozessoren, in den Vereinigten Staaten herausgegeben. Im September gleichen Jahres folgte die Portierung auf Alpha-Prozessoren.[52] Die Versionsnummer 3.1 wurde bewusst gewählt, um mit dem 16-Bit-Betriebssystem Windows 3.1 hinsichtlich der Versionsnummer gleichauf zu sein.[17] Der Preis in den USA betrug 495 USD für die normale Version; der Advanced Server sollte ursprünglich 2995 USD kosten und nur in den ersten sechs Monaten zu einem reduzierten Preis von 1495 USD erhältlich sein,[53] dieser reduzierte Preis wurde letztendlich bis zur Veröffentlichung des Nachfolgers beibehalten[54]. Knapp 250 Programmierer[55] schrieben insgesamt 5,6 Millionen Codezeilen,[56] die Entwicklung kostete insgesamt 150 Millionen USD.[57] Alleine im letzten Jahr der Entwicklung wurden über 30.000 Programmfehler behoben.[51]

Zur Behebung von Fehlern wurden in den folgenden Jahren drei Service Packs veröffentlicht: Am 8. Oktober 1993[58] kam das Service Pack 1 heraus, am 24. Januar 1994[59] das Service Pack 2 und schließlich am 29. Oktober 1994[60] das Service Pack 3. Die Verbreitung erfolgte über CD und Disketten,[61] aber auch über Mailboxen, Compuserve und auch dem damals neuen Internet.[62] Ende des Supports war für Endkunden der 31. Dezember 2000.[63]

Windows NT 3.1 war neben Englisch auch auf Deutsch, Französisch, Niederländisch, Japanisch, Spanisch und Schwedisch erhältlich. In Dänisch, Finnisch, Italienisch, Norwegisch und Portugiesisch wurde nur die Workstation-Variante, nicht aber der Server übersetzt.[64]

Ziele des Betriebssystems

Cutler hatte für Windows NT drei Hauptziele gesetzt. Das erste Ziel war Portabilität: Anders als bisherige Betriebssysteme, die meist eng mit der zugehörigen Architektur verbunden waren, sollte Windows NT auf mehreren Prozessorarchitekturen lauffähig sein.[65] Dadurch musste fast das gesamte Betriebssystem, inklusive des Betriebssystemkerns, in der Programmiersprache C geschrieben werden.[66] Schon während der Planungsphase wurde klar, dass Windows NT dadurch einen weit größeren Speicherverbrauch haben wird als alle bisherigen Betriebssysteme.[67] Neben dem Grafiksystem und Teilen des Netzwerksystems, die die Programmiersprache C++ verwenden, wurden lediglich Abschnitte, die zwingend Hardwarezugriff benötigen, sowie geschwindigkeitskritische Funktionen in Assemblersprache verfasst; diese Abschnitte wurden isoliert, sodass sie während der Portierung leicht durch entsprechenden Maschinencode der jeweiligen Architektur ersetzt werden konnten.[68]

Das zweite Ziel war Zuverlässigkeit: Das System sollte nicht mehr durch ein fehlerhaftes Programm oder fehlerhafte Hardware[69] zum Absturz gebracht werden können. Dadurch sollten Computer auch für systemkritische Anwendungen attraktiv werden.[26] Dieses Ziel sollte erfüllt werden, indem die Architektur von Windows NT so gestaltet wurde, dass der Betriebssystemkern abgeschottet war und Anwendungen nicht direkt auf ihn zugreifen konnten.[70] Der Betriebssystemkern selbst war als Mikrokernel geplant, auf den verschiedene Bestandteile des Betriebssystemkerns aufbauen; mit diesem Konzept war Cutler bereits aus seiner Zeit bei DEC vertraut.[71] Zuverlässigkeit beinhaltet auch Sicherheit, denn auch gegen externe Angriffe sollte das Betriebssystem gefeit sein.[69] Auf Mainframes war es längst üblich, dass jeder Benutzer ein eigenes Benutzerkonto besaß, unter dem er sich anmeldete und dem bestimmte Rechte vom Administrator zugewiesen wurden; so konnten etwa Benutzern der Zugriff auf private Dokumente unterbunden werden.[72] Angriffe durch Malware sollten durch eine virtuelle Speicherverwaltung, die Benutzern den Zugriff auf fremde Speicherbereiche verbietet, unterbunden werden.[73]

Das dritte Ziel wurde Personalität genannt: Das Betriebssystem sollte Programme verschiedener Betriebssysteme ausführen können, etwa Windows-, MS-DOS- und OS/2-Programme.[26] Bereits vorher gab es den Mach-Kernel, der ein ähnliches Konzept verfolgte, indem die APIs in Komponenten ausgelagert wurden, die außerhalb des Betriebssystemkerns als Anwendungsprogramme operierten. Diese Komponenten konnten problemlos geändert, oder auch neue hinzugefügt werden. Dieses Konzept wurde für Windows NT übernommen.[74]

Trotz all dieser Ziele versuchte man, die Geschwindigkeit des Betriebssystems im Auge zu behalten.[74] Mithilfe von Geschwindigkeitstests wurden wichtige Funktionen des Betriebssystems auf schnelle Ausführungsgeschwindigkeit optimiert. Zur Steigerung der Netzwerkperformance wurden große Teile des Netzwerksystems in den Betriebssystemkern eingebaut.[75]

Windows NT wurde von Anfang an als Netzwerkbetriebssystem geplant. In diesem Bereich war Novell mit seinem Produkt NetWare, hauptsächlich mangels Konkurrenz, Marktführer, und Microsoft hatte es bisher nicht geschafft, ein ebenbürtiges Produkt zu entwickeln. Cutler hoffte, mit einem zuverlässigen netzwerkfähigen Betriebssystem weitere Kunden zu sich holen zu können.[76] Bill Gates hatte bereits in den 1980er-Jahren mit den Produkten MS-DOS und Windows den Markt für Desktopbetriebssysteme dominiert und hoffte, mit Windows NT ähnliches auch im Netzwerkgeschäft zu vollziehen.[77] Vor allem in den damals als neuer Rechnertyp entstehenden Servern sah Gates einen Markt für Windows NT, während er gleichzeitig nicht vor 1995 von einem Erfolg im Desktopmarkt ausging.[78]

In späteren Interviews, unter anderem mit dem Produktmanager von Windows NT, Paul Thacher, wurde das Betriebssystem daher als High-End-Betriebssystem positioniert; es sollte Windows 3.1 nicht komplett ersetzen, sondern die Produktpalette mit einem Betriebssystem für sicherheitskritische Anwendungen ergänzen. Man erwartete Verkaufszahlen von 10 bis 20 Prozent aller Windows-Betriebssysteme[55] sowie einen Verbreitungsgrad von 10 Prozent im High-End-Markt im ersten Jahr, was ungefähr einer Auflage von einer Millionen Kopien entspräche.[79]

Beschreibung

Architektur

Windows NT 3.1 benutzt zwar die gleiche Benutzeroberfläche wie Windows 3.1, wurde aber von Grund auf neu entwickelt. Das Betriebssystem basiert dabei nicht auf MS-DOS, sondern ist ein vollkommen eigenständiges 32-Bit-Betriebssystem; zahlreiche Konzepte wurden dabei aus Cutlers vorherigem Betriebssystem VMS übernommen.[66] Die Architektur von Windows NT übernimmt einige Ideen des Client/Server-Modells, unter anderen der modulare Aufbau sowie die Kommunikation zwischen den Modulen.[80] Systemressourcen wie Speicher, Dateien oder Geräte werden als Objekte betrachtet, auf die stets in gleicher Weise mittels Handles zugegriffen werden kann und die dadurch vor unbefugtem Zugriff geschützt werden können.[81]

Das Betriebssystem ist für Mehrprozessorsysteme konzipiert; es unterstützt präemptives Multitasking[82] sowie Threads, um mehrere Rechenprozesse gleichzeitig laufen lassen zu können[83]. Über symmetrisches Multiprozessing wird die Rechenlast gleichmäßig auf alle verfügbaren Prozessoren verteilt.[84] Die Interprozesskommunikation ist in Windows NT 3.1 vollständig auf Netzwerke ausgelegt; zwei neu eingeführte Funktionen, der Remote Procedure Call (RPC) einerseits und Netzwerk-DDE, eine Erweiterung von Dynamic Data Exchange (DDE), andererseits, vereinfachen den Zugriff und Datenaustausch zwischen Prozessen, die sich auf verschiedenen Computern in einem Netzwerk befinden.[85]

Der Betriebssystemkern ist so konzipiert, dass er bestimmte Elemente eines monolithischen Kernels mit denen eines Mikrokernels kombiniert[80]; dies wird heute meist als Hybridkernel bezeichnet.[86] Die unterste Schicht bildet die Hardwareabstraktionsschicht, welche das Betriebssystem von der Hardware isoliert, sodass das Betriebssystem leicht auf andere Architekturen portierbar ist.[87] Der darüberliegende Kernel enthält nur grundlegende Funktionen wie Interruptverwaltung und Prozessorsynchronisierung, andere Kernelfunktionen werden durch Module wahrgenommen[80], die unabhängig voneinander sind und ausgetauscht werden können, ohne den Rest des Betriebssystems zu beeinflussen.[88]

Auf dem Betriebssystemkern bauen die Subsysteme auf. Es gibt zwei Arten von Subsystemen: auf der einen Seite sind dies die sogenannten integralen Subsysteme, die wichtige Funktionen des Betriebssystems durchführen. Dazu zählt unter anderem das Sicherheitssubsystem, welches den Anmeldeprozess durchführt und die Sicherheit des Systems überwacht. Auf der anderen Seite gibt es die Umgebungssubsysteme, die Anwendungsprogrammen die Funktionen des Betriebssystems in Form von Programmierschnittstellen zugänglich macht.[89] Den Grundstein bildet das 32-Bit-Subsystem, welches für Windows NT geschriebene 32-Bit-Programme ausführt. Windows-NT-Programmdateien sind nur auf einer bestimmten Prozessorarchitektur lauffähig und müssen für jede Plattform neu kompiliert werden. Das 32-Bit-Subsystem enthält darüber hinaus sämtliche Ausgabefunktionen wie das Graphics Device Interface (GDI)[90], sodass die anderen Subsysteme zur Ausgabe von Text oder Grafik das 32-Bit-Subsystem aufrufen müssen.[91] Weitere Subsysteme, die in Windows NT 3.1 enthalten sind, sind einerseits das POSIX-Subsystem, welches das Ausführen von POSIX-kompatiblen Programmen, die für Windows NT 3.1 kompiliert wurden, ermöglicht. Andererseits enthält die x86-Version von Windows NT 3.1 zusätzlich das OS/2-Subsystem, mit dem kommandozeilenbasierte OS/2-1.x-Programme gestartet werden können.[90]

Die sogenannte Virtual DOS Machine (VDM) wird manchmal auch als Subsystem betrachtet, ist strenggenommen aber eine einfache 32-Bit-Windowsanwendung.[92] Sie erlaubt das Starten von Programmen, die ursprünglich für MS-DOS geschrieben wurden. Darauf aufbauend ist Windows on Windows (WoW), welches es ermöglicht, Programme für 16-Bit-Windowsversionen wie Windows 3.1 auszuführen.[93] Die Virtual DOS Machine nutzt dazu auf x86-Rechnern den Virtual 8086 Mode, um MS-DOS-Programme direkt auszuführen[90], auf RISC-Rechnern wird hingegen ein von Insignia Solutions lizenzierter Emulator verwendet, der einen Intel 80286-Prozessor emuliert.[94] Nicht alle MS-DOS- und 16-Bit-Windowsprogramme sind unter Windows NT 3.1 funktionsfähig[95], da das Betriebssystem Programmen nicht gestattet, direkt auf die Hardware zuzugreifen; einige Anwendungen benötigen zudem VxD-Dateien, die in Windows NT 3.1 nicht verwendet werden können.[96] Während reine DOS-Programme jeweils in einer eigenen VDM ausgeführt werden, wird für 16-Bit-Windowsprogramme eine gemeinsame VDM verwendet, sodass sie sich einen Speicherbereich teilen. Dies geschieht aus Kompatibilitätsgründen, da einige Programme von der Eigenschaft, ihre Speicher gemeinsam zu verwalten, abhängig sind (so etwa Microsoft Mail und Schedule+)[92], führt jedoch dazu, dass diese Programme immer noch im kooperativen Multitasking untereinander laufen und ein fehlerhaftes Programm alle anderen 16-Bit-Windowsprogramme (jedoch nicht Windows NT selbst) zum Absturz bringen kann.[90]

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Grafische Darstellung der Architektur von Windows NT 3.1. Gezeigt werden folgende Komponenten des Betriebssystemkerns: E/A-Manager (englisch I/O Manager), Objektmanager (englisch Object Manager), Sicherheitsmonitor (englisch Security Reference Monitor), Prozessmanager (englisch Process Manager), LPC-Manager (Local Procedure Call-Manager, englisch Local Procedure Call Facility), VM-Manager (Virtuelle Speicherverwaltung, englisch Virtual Memory Manager).[97][91]

Systembeschreibung

Der Bootmanager NTLDR ermöglicht die Auswahl zwischen mehreren Betriebssystemen auf einem Rechner (hier Windows NT 3.1 und MS-DOS).

Windows NT 3.1 enthält mit NTLDR einen Bootmanager, der beim Systemstart auf x86-basierten Rechnern geladen wird.[98] Dieser ermöglicht es, sowohl eine oder mehrere Instanzen von Windows NT 3.1 selbst als auch MS-DOS und OS/2 1.x parallel auf einem Rechner zu betreiben.[99] NTLDR ist nicht in den RISC-Versionen enthalten, da die Firmware dieser Architekturen einen eigenen Bootmanager beinhaltet.[100]

Jeder Benutzer muss sich in Windows NT 3.1 nach dem Start des Betriebssystems anmelden, indem die Tastenkombination Strg+Alt+Entf gedrückt und Benutzername und Passwort eingegeben werden. Benutzer haben jeweils ein eigenes Konto, auf dem benutzerspezifische Einstellungen wie die Programm-Manager-Gruppen gespeichert werden. Benutzer können bestimmte Rechte zugewiesen werden, wie das Ändern der Systemzeit oder das Herunterfahren des Systems. Zur Vereinfachung der Verwaltung ist es auch möglich, Benutzer zu gruppieren und den Benutzergruppen entsprechende Rechte zuzuweisen.[90]

Datei-Manager von Windows NT 3.1 mit geöffneter Rechteverwaltung

Mit Windows NT 3.1 wurde das neue Dateisystem NTFS eingeführt. Dies hat mehrere Ziele; einerseits ermöglicht es die Zuweisung bestimmter Lese- und Schreibrechte an Benutzer oder Benutergruppen auf Dateiebene[90], andererseits ist NTFS auf Robustheit ausgelegt und soll auch Hardwarefehler überstehen können.[73] Daneben unterstützt NTFS lange Dateinamen[90] sowie Funktionen zur Unterstützung von POSIX-Programmen wie harte Links[101]. Aus Kompatibilitätsgründen werden ebenfalls das Dateisystem FAT16 sowie das von OS/2 übernommene Dateisystem HPFS unterstützt.[90]

Als Netzwerkbetriebssystem konzipiert unterstützt Windows NT 3.1 zahlreiche Netzwerkprotokolle. Neben IPX/SPX, DLC und dem MS-eigenen NetBEUI wird das TCP/IP-Protokoll unterstützt, mit dem auch eine Verbindung zum Internet möglich ist.[90] Ähnlich wie in Windows für Workgroups können Ordner und Drucker freigegeben werden, sodass der Zugriff und die Konfiguration dieser Ressourcen, entsprechende Benutzerrechte vorausgesetzt, über das Netzwerk möglich ist. Bei der Installation eines Netzwerkdruckers werden die nötigen Druckertreiber automatisch über das Netzwerk auf den jeweiligen Clientrechner heruntergeladen, sodass das manuelle Installieren der Druckertreiber für jeden Rechner entfällt.[90] Der Remote Access Service (RAS) erlaubt es einem Client, der sich außerhalb eines Windows-NT-Netzwerks befindet, sich über ein Modem, ISDN oder X.25 mit diesem Netzwerk zu verbinden und auf dessen Ressourcen zugreifen. Die Workstation erlaubt eine RAS-Verbindung, der Server hingegen 64.[90]

Windows NT 3.1 unterstützt den seinerzeit neuen Unicode-Standard, einen Zeichensatz, mit dem sich mehrere Sprachen darstellen lassen. Dadurch sollte die Lokalisierung des Betriebssystems vereinfacht werden.[102] Sämtliche Zeichenketten sowie Datei- und Ordnernamen werden intern in Unicode verarbeitet[103], jedoch unterstützen die mitgelieferten Programme, wie etwa der Datei-Manager, Unicode nicht, sodass etwa auf Ordner, die Unicode-Zeichen im Namen enthalten, nicht zugegriffen werden kann.[104] Zu Demonstrationszwecken ist mit Lucida Sans Unicode eine Unicode-Schriftart im Lieferumfang enthalten[105], die jedoch standardmäßig nicht installiert wird[106]. Die bisherigen Codepages werden aus Kompatibilitätsgründen weiterhin unterstützt.[102]

Mit der Windows-Registry, einer Registrierungsdatenbank, führt Windows NT 3.1 eine zentrale, hierarchisch aufgebaute Konfigurationsdatenbank ein.[90] Diese soll die weit verbreiteten textbasierten Konfigurationsdateien, wie INI-Dateien, AUTOEXEC.BAT und CONFIG.SYS ablösen[107] und die Konfiguration von Rechnern über das Netzwerk erleichtern[108]. Über den undokumentierten Registrierungseditor lässt sich die Registry vom Anwender einsehen und bearbeiten.[90]

Der Advanced Server ist dafür konzipiert, die Workstations zu verwalten.[90] Er kann dazu als Domain Controller dienen, auf dem sämtliche Benutzer und Gruppen sowie ihre Rechte gespeichert sind. Dadurch kann sich ein Benutzer von jedem Rechner, der sich in der Domain befindet, anmelden, und auch die Benutzerverwaltung kann zentral auf dem Server erfolgen. Zu anderen Domains lassen sich Vetrauensstellungen aufbauen, um domainübergreifend auf Ressourcen zugreifen zu können.[90] Dateien, wie etwa Anmeldungsskripte, können über den Replikatordienst automatisch auf allen Rechnern eines Netzwerks synchronisiert werden.[109] Um die Verbindung mit Macintosh-Computern zu erleichtern, unterstützt der Advanced Server im Gegensatz zur Workstation auch das AppleTalk-Protokoll.[90] Festplatten können im Advanced Server zu RAIDs zusammengelegt werden, unterstützt werden dabei die Systeme RAID 0, RAID 1, und RAID 5.[110]

Lieferumfang

Der Systemmonitor diente zum Überwachen verschiedener Leistungsparameter eines Windows NT 3.1-Rechners.

Der Lieferumfang von Windows NT 3.1 bestand hauptsächlich aus 32-Bit-Versionen der Programme, die bereits in Windows 3.1 und Windows für Workgroups enthalten waren. Zusätzlich gab es einige speziell auf die Bedürfnisse von Windows NT zugeschnittene Dienstprogramme: den Benutzer-Manager, den Systemmonitor, den Festplatten-Manager, die Ereignisanzeige und das Programm Bandsicherung. Für den Advanced Server standen zusätzliche serverspezifische Dienstprogramme bereit. Da Windows NT 3.1 nicht auf MS-DOS basiert, war mit cmd.exe ein neuer 32-Bit-Kommandozeilenprozessor enthalten, der weitestgehend kompatibel zu MS-DOS 5.0 war.[90] Aus Kompatibilitätsgründen enthielt Windows NT 3.1 einige 16-Bit-Windows- und MS-DOS-Programme, wie Microsoft Write oder Edlin.[111]

Da Windows NT 3.1 ein völlig neues Betriebssystem war, und somit bisherige Gerätetreiber nicht verwendet werden konnten, waren zahlreiche Treiber für gängige Geräte im Lieferumfang enthalten.[95] Der Treiberumfang umfasste Gerätetreiber für einige verbreitete SCSI-Geräte (wie Festplatten, CD-ROM-Laufwerke, Bandlaufwerke und Scanner)[112] sowie ISA-Peripheriegeräte (wie Grafikkarten, Soundkarten und Netzwerkkarten), ebenso wie Druckertreiber. Ausdrücklich nicht unterstützt wurde der PCI-Bus.[113] Windows NT 3.1 konnte eine vorhandene unterbrechungsfreie Stromversorgung verwalten.[114]

Die Installation von Windows NT 3.1 war auf zwei Wegen möglich: einerseits von der CD-ROM mittels mitgelieferter Startdiskette, andererseits auf x86-Rechnern von einem Diskettensatz bestehend aus 22 3,5"-Disketten[115] (beim Advanced Server 23 Disketten[116]).[90] Eine Netzwerkinstallation wurde ebenfalls unterstützt.[90] Im Lieferumfang war zudem ein Coupon enthalten, mit dem bei Bedarf ein 5,25"-Diskettensatz bestehend aus 27 Disketten[117] bzw. beim Advanced Server 28 Disketten[118] nachbestellt werden konnte.[119] Die CD-ROM enthielt gegenüber dem Diskettensatz zusätzliche Treiber[120] und Programme.

Systemvoraussetzungen

Windows NT 3.1 unterstützte mehrere Prozessor-Architekturen. Das Betriebssystem lief sowohl auf der x86-Architektur als auch auf zwei RISC-basierten Architekturen: den Rechnern der MIPS R4000- und R4400-Serie sowie Rechner mit Alpha-Prozessor.[121]

Die Mindestvoraussetzung für die Installation auf x86-Systemen waren ein 386-Prozessor mit 25 MHz, mindestens 12 MB Arbeitsspeicher, 75 MB Festplattenspeicher sowie eine VGA-Grafikkarte.[122] Auf RISC-Systemen war die Mindestvoraussetzung mit 16 MB Arbeitsspeicher und 92 MB Festplattenspeicher architekturbedingt höher, auch war ein CD-ROM-Laufwerk zwingend notwendig.[123] Der Advanced Server erforderte einen 386-Prozessor mit 16 MB RAM sowie 90 MB Festplattenspeicher, bzw. ein RISC-System mit ebenfalls 16 MB Arbeitsspeicher und 110 MB Festplattenspeicher.[124] Windows NT 3.1 unterstützte Mehrprozessorsysteme mit bis zu zwei Prozessoren, der Advanced Server konnte vier Prozessoren verwalten.[122]

Aufgrund eines Fehlers bei der Prozessorerkennung scheitert die Installation des Betriebssystems auf allen Prozessoren seit dem Pentium II. Dieses Problem wurde von Microsoft nie behoben, jedoch sind inoffizielle Patches verfügbar, um die Installation zu ermöglichen.[123]

Resonanz

Die Verkaufszahlen von Windows NT 3.1 beliefen sich im ersten Jahr nach der Veröffentlichung auf lediglich 300.000 Kopien.[125] Die Hardwareanforderungen galten für die damalige Zeit als sehr hoch; die empfohlene Systemvoraussetzung eines 486-Prozessors mit 16 MB RAM lag weit über dem Durchschnittsniveau damaliger Computer[95], außerdem erwies sich das Betriebssystem als zu langsam.[126] 32-Bit-Programme, die die Fähigkeiten von Windows NT 3.1 hätten nutzen können, waren kaum vorhanden, sodass auf die alten 16-Bit-Programme zurückgegriffen werden musste; bei der Nutzung solcher Programme unter Windows NT 3.1 waren aber im Vergleich zu Windows 3.x Geschwindigkeitseinbußen zu verzeichnen.[126] Schätzungen zufolge gab es im November 1993, vier Monate nach der Veröffentlichung von Windows NT 3.1, lediglich 150 Windows-NT-Programme[127], vor allem grundlegende Software, wie ein Office-Paket, waren nicht für Windows NT 3.1 erhältlich[95]. Während der Entwicklung des Betriebssystems wurden die API-Aufrufe geändert, sodass 32-Bit-Programme, die mit der Vorabversion von Windows NT 3.1 kompiliert wurden, auf der endgültigen Version nicht mehr lauffähig waren. Dies betraf auch kommerzielle Produkte wie Microsoft Visual C++.[128]

RISC-Systeme mit Windows NT 3.1 hatten einen noch größeren Nachteil: zwar waren sie von der Leistung her der x86-Version überlegen[85], aber es wurden so gut wie keine 32-Bit-Programme oder Treiber für diese Systeme portiert[125]. In der Ausführung von 16-Bit-Programmen hatten RISC-Systeme das Nachsehen, da hier ein 80286 emuliert werden musste, was die Programme verglichen mit x86-Systemen nochmals massiv verlangsamte.[85] Die Wahl eines 80286-Prozessors als Basis der Emulation bedeutete außerdem, dass MS-DOS- und 16-Bit-Windowsprogramme, die 80386-Befehle verwendeten, überhaupt nicht ausgeführt werden konnten.[94]

Es gab jedoch nicht nur negative Rezensionen; so wurden etwa die Multitaskingfähigkeiten des Betriebssystems vor allem im Vergleich zu Windows 3.1 sehr positiv bewertet.[90] Auch die Installation des Betriebssystems gestaltete sich, verglichen mit der Größe des Betriebssystems, als sehr einfach, wenngleich die Installation von Disketten als zeitaufwendig galt.[129] Der Advanced Server, der die Nachfolge des erfolglosen Produkts LAN Manager antreten sollte, war technisch seinem Vorgängerprodukt weit überlegen, und galt als bedienerfreundlicher als Unix, litt aber letztendlich unter den gleichen Problemen wie die Workstation-Variante, etwa den Geschwindigkeitsverlust bei der Benutzung von 16-Bit-Software.[130] Der Advanced Server hatte zudem in großen Netzwerken einen deutlichen Preisvorteil, da der Preis pauschal war und nicht von der Anzahl der Clients abhängig.[124]

Mit Windows NT betrat Microsoft einen Markt, in dem das Unternehmen vorher nie Fuß fassen konnte und der dementsprechend überwiegend von den Betriebssystemen Unix, Novell NetWare und OS/2 geprägt war.[131] Bei einem Test des Magazins InfoWorld im November 1993, in dem zahlreiche damals erhältliche Betriebssysteme auf ihre Netzwerkfähigkeit untersucht wurden, schnitt Windows NT 3.1 im Vergleich mit der Konkurrenz sehr schlecht ab: Als Client konnte es sich lediglich über NetBEUI mit dem eigenen Serverprodukt verbinden; Versuche, mit Unix, NetWare, und OS/2 Verbindungen aufzunehmen, scheiterten durchweg, was vor allem an fehlender Clientsoftware lag, die erst spät nachgereicht wurde. Mit dem Advanced Server konnte sich neben dem Client lediglich der Macintosh (via AppleTalk) sowie, wenn auch beschränkt, OS/2 verbinden.[132]

Obwohl der eigentliche Erfolg des Betriebssystems nur moderat war, hatte das Betriebssystem eine große Resonanzwelle erzeugt. Diese sorgte dafür, dass die Entwickler von Unix-Derivaten ihre Betriebssysteme erstmals standardisierten, auch Novell sorgte sich um seinen Marktanteil und kaufte einen Unix-Händler auf.[133] Die Portabilität des Betriebssystems, die sich die Hersteller von Mikroprozessoren hofften zunutze machen zu können[133], sorgte für zahlreiche Ankündigungen von Portierungen des Betriebssystems, etwa auf den Clipper-Prozessor[134] und die Sun SPARC-Architektur[135]. Man erkannte, dass Windows NT den Desktopmarkt dominieren wird, sobald die Hardware leistungsfähig genug wird, um das Betriebssystem in einer akzeptablen Geschwindigkeit ausführen zu können.[136]

Literatur

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Einzelnachweise

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Weblinks

Versionen von Windows
DOS-Linie
16-Bit auf DOS

1.0 • 2.x

Windows 3.x (16- u. 32-Bit auf DOS)

3.0 • 3.1

Windows 9x (32-Bit, MS-DOS integriert)

95 • 98 (SE) • ME

NT-Linie
NT 3.1

NT 3.1 • NT 3.1 Advanced Server

NT 3.5

Workstation • Server

NT 3.51

Workstation • Server

NT 4.0

Workstation • Server • Terminal Server • Embedded

NT 5.0

Windows 2000 Professional • Windows 2000 Server

NT 5.1

Windows XP • XP 64-Bit Edition für Itanium • Tablet PC Edition • XP Embedded • Windows Embedded 2009 • WinFLP

NT 5.2

Windows Server 2003 • Small Business Server • Compute Cluster Server • Home Server • XP 64-Bit Edition 2003 für Itanium • XP Professional 64-Bit Edition für x86-64 • Windows Server 2003 R2

NT 6.0

Windows Vista • Windows Server 2008 • Small Business Server 2008 • Essential Business Server 2008 • HPC Server 2008

NT 6.1

Windows 7 • Windows Embedded 7 • Windows Server 2008 R2 • HPC Server 2008 R2 • Small Business Server 2011 • Home Server 2011 • MultiPoint Server 2010 • MultiPoint Server 2011

NT 6.2

Windows 8 • Windows Phone 8 • Windows RT • Windows Server 2012

NT 6.3

Windows 8.1 • Windows Phone 8.1 • Windows RT 8.1 • Windows Server 2012 R2

NT 10.0

Windows 10 • Windows 10 Mobile • Windows Server 2016 • Windows Server 2019 • Windows Server 2022 • Windows 11

CE-Linie 

CE • Mobile • Phone 7

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