Microsoft windows xp embedded studio

Встраиваемые системы / Обзор Windows XP Embedded

Хочу немного рассказать о Windows XP Embedded (XPe), т.к. на Хабре не нашлось статей по теме.

Что же это вообще такое?

Windows XP Embedded — специальная версия Windows XP Professional, предназначенная для применения в тонких клиентах, банкоматах, платёжных терминалах, игровых автоматах и тому подобном.

Под катом — общий обзор системы, описание инструментов разработчика и цикла разработки.

Экологическая ниша системы

Действительно, зачем было создавать очередной велосипед, если для встраиваемых систем есть Windows CE, а для смартфонов — Windows Mobile?

Возможные сценарии применения:

Целевое устройство должно интегрироваться в существующую инфраструктуру Windows (работа в домене, поддержка групповых политик и т.п.).
У вас уже есть приложение для Windows XP (да ещё и написанное под .NET), портирование которого под, к примеру, Win CE нерентабельно.
На целевом устройстве требуется поддержка мультимедийных технологий (полноценные версии DirectX, Internet Explorer, Windows Media Player).
У вас уже есть аппаратная плаформа (например, промышленный компьютер x86), драйвера для компонентов которой есть только для «большой» Windows.
Вам нужна загрузка ОС с компакт-дика\USB-flash\CompactFlash или с помощью PXE, прозрачное блокирование записи (см. ниже EWF, FBWF), принудительная загрузка ОС из hibernate (см. ниже HORM), тиражирование образа ОС (по сути — Windows XP OPK, но более автоматизированный), собственный Shell.
~~Целевому устройства не хватает изюминки.~~

Очевидно, что этот список не является полным, однако основные моменты в нём присутствуют.

Цикл разработки

В общем виде выглядит так: создание файла с описанием устройств целевой платформы (Target Analyzer) — сканирование БД компонентов на предмет наличия подходящих драйверов (Component Designer, Target Designer) — [опционально] импорт недостающих драйверов в БД компонентов (Component Designer) — создание проекта, разрешение зависимостей (Target Designer) — создание мастер-образа, тиражирование | установка образа на целевую платформу.

А теперь — что же такое все эти дизайнеры и анализаторы:

Общая теория

. Windows XP Embedded — это встраиваемая компонентная операционная система на базе Windows XP Professional Edition…

Что значит — компонентная? Инструментарий разработки образов (fingerprint) ОС XPe представляет собой базу компонентов и IDE для работы с этой базой.

База компонентов состоит из файла БД, содержащий описание компонентов (название, зависимости, настройки реестра и пр.) и репозиторий, содержащий файлы компонентов. Поддерживаются СУБД MSDE и Microsoft SQL Server 2005 (в том числе и Express Edition), Microsoft SQL Server 2008 не поддерживается (актуально для Windows XP Embedded SP3, насчёт Windows XP Embedded Standard сказать не могу).

Компоненты — набор примитивов, каждый из которых может содержать:

Файлы.
Настройки реестра.
Список зависимостей от других или список конфликтующих компонентов.
Скрипты на VB для настройки параметров компонента (используются, в основном, в системных компонентах, т.к. документацию по написанию скриптов Microsoft держит в секрете, хотя, вполне возможно, что я её просто не там искал).
«Действия» — произвольные команды (запуск программ, скриптов) выполняемые во время установки компонента.
Настройки служб, регистрация DLL и т.д. и т.п.

Если не вдаваться в подробности, то довольно похоже на пакеты в Linux (deb, rpm).

Инструментарий

Target Analyzer

Программа, предназначение которой — определить оборудование аппаратной платформы (видеокарту, звуковую карту, процессор, накопитель и т.д.). На выходе — xml-файл (с расширением pmq), содержащий описание каждого из найденных устройств (основные характеристики — название устройства, Vendor ID, Device ID), который будет использован как каркас для построения образа ОС.

Существует в двух версиях:

TA.exe (Target Analyzer) — программа, работающая под управлением MS-DOS (и, вероятно, FreeDOS, не проверял). Опрашивает BIOS (поправьте меня, если я не прав) на предмет подключённых устройств. Известные проблемы — не всегда может определить всё оборудование, плохо определяет накопители.
TAP.exe (Target Analyzer Probe) — программа, работающая под управлением Windows (PE, Pro). Для определения устройств сканирует реестр. Справляется заметно лучше TA.

После того, как список устройств получен, нужно сравнить его с содержащимися в БД XPe драйверами и добавить недостающие. Всё это можно сделать с помощью Component Designer:

Component Designer

Component Designer — средство для создания собственных компонентов, в том числе драйверов.

Несколько компонентов в Component Designer

После импорта, устройства, драйвера для которых есть в базе, будут отображены в качестве компонентов, каждый со списком зависимостей (системных компонентов), что позволяет создать базовый образ ОС (ядро+минимальный набор необходимых файлов) автоматическим разрешением зависимостей при конструировании образа в Target Designer.

Если же, устройства в БД компонентов не обнаружено — Component Designer умеет парсить inf-файлы, создавая из них компоненты. Для этого зачастую приходится потрошить инсталлятор драйвера для Windows XP от производителя. Однако, это далеко не всегда срабатывает, например, драйвера интеловской графики, по-видимому содержали не все действия для установки драйвера в inf-файле, соответственно — XPe использовал видеодрайвер по-умолчанию, который не поддерживает разрешение выше 640×480, что очень меня огорчало. Справедливости ради, стоит сказать, что Intel выпустили бесплатную утилиту IEGD, позволяющую генерировать драйвера для встраиваемых систем.

После того, как Component Designer закончил разбор inf, нужно внести свежесозданный компонент в БД компонентов. Для этого используем Component Database Manager:

Component Database Manager

Component Database Manager — средство для управления содержимым базы компонентов. Позволяет импортировать и удалять компоненты.

База компонентов

Когда мы убедимся в том, что драйвера всех устройств целевой платформы содержатся в БД XPe, можно создавать проект образа ОС. Для этого используется Target Designer:

Target Designer

Target Designer — IDE для проектирования образа ОС. Добавляем и удаляем компоненты, можно отредактировать настройки компонента «на лету», без внесения изменений в общую базу, есть возможность автоматического разрешения зависимостей.

Открытый проект в Target Designer

Как уже было сказано выше, построение образа начинается со списка компонентов-описаний устройств. Итак, список загружен, нажимаем кнопку «Разрешение зависимостей». Target Designer сканирует зависимости и выводит список требуемых компонентов (в настройках можно поставить крыжечку «Разрешать зависимости автоматически», это позволяет не добавлять компоненты из зависимостей руками). После того, как все зависимости от оборудования будут разрешены, начинается доводка образа — добавление некритичных компонентов (Internet Explorer, Windows Media Player, .NET Framework и т.п.)

Когда все необходимые компоненты добавлены, запускаем сборку — в заданной директории будет создан установочный образ (обычная директория с файлами и вложенными директориями) — полуфабрикат. После создания этого образа, его нужно скопировать на активный раздел накопителя целевого устройства, после чего будет произведено развёртывание образа, и только после этого установка завершится.

Примечание: в отличие от Windows XP, XPe не содержит встроенных инструментов для разметки диска во время установки. Диск должен быть создан, помечен активным и отформатирован внешними утилитами (мне пришлось использовать LiveCD с Linux, как бы смешно это ни звучало). В установочный комплект входит диск Windows PE, но я так и не выяснил, можно ли изменять его и использовать для развёртывания XPe (лицензии Microsoft это тема для отдельного поста).

На этом я закончу вступление. Не знаю, насколько полезным и информативным оно вышло, в планах написать больше, про технологии, специфичные для встраиваемых систем и опыт внедрения.

P.S.: Нет, это не попытка шантажа, это проба пера. Если эта тема кого-то интересует, я с удовольствием продолжу. Также, буду рад любой конструктивной критике.

Полезные ссылки

Данная статья не подлежит комментированию, поскольку её автор ещё не является полноправным участником сообщества. Вы сможете связаться с автором только после того, как он получит приглашение от кого-либо из участников сообщества. До этого момента его username будет скрыт псевдонимом.

Источник

Для чего нужна пользователю операционная система Windows XP Embedded

Windows XP Embedded является компонентной версией операционной системы Windows, которая часто ассоциируется с потребительскими электронными устройствами, такими как телевизионные абонентские приставки или приборы. Но Windows XP Embedded может также занять место в информационно-технической структуре вашей организации. Хотя это может не быть оптимальным

решением для каждого из ваших пользователей, существуют некоторые особые ситуации, в которых данная система предлагает снижение административных издержек, потенциально более дешевое и компактное оборудование и повышенную безопасность.

Что представляет собой Windows XP Embedded?

Windows® XP Embedded является одной из трех компактных версий операционной системы Windows, наряду с Windows Embedded CE и Windows Embedded for Point of Service. Среди встроенных операционных версий Windows только Windows XP Embedded предлагает полный набор функций (или, по крайней мере, основу для обеспечения полного набора функций) для клиентского компьютера, работающего под управлением Windows XP Professional. В ее основе лежит Windows XP Professional с пакетом обновления 2 (SP2); однако Windows XP Embedded отличается от стандартной операционной системы Windows XP крайне высоким уровнем модульности своей структуры. У Windows XP Embedded нет того, что можно было бы назвать стандартным образом установки. Вместо этого набор средств под названием Windows Embedded Studio используется для создания специальным образом настроенной среды Windows XP Embedded для любого создаваемого устройства, и в эту среду включаются только необходимые устройству функциональные возможности. Если вам не требуется DirectX® или проводник Windows, просто не устанавливайте их. Такая модульность означает, что у каждого создаваемого и разворачиваемого образа Windows XP Embedded будет меньшее число составляющих, что приводит к уменьшению нагрузки на администраторов и повышению безопасности, а также появлению возможности работать более дешевом оборудовании. С некоторыми из существующих вариантов можно ознакомиться с помощью средства Target Designer (входит в состав набора Windows Embedded Studio), как показано на рис. 1 .

Рис. 1 Выбор компонентов с помощью средства Target Designer

Место в предприятии

Возрастающее число ситуаций использования является идеальной базой для применения устройства, работающего на основе Windows XP Embedded. Например, рассмотрим компании, поддерживающие работоспособность больших центров обработки вызовов службы поддержки клиентов. Во многих случаях представителям центра обработки вызовов требуется одно или два приложения внутренней разработки и, возможно, обозреватель Интернета. Они используют только небольшую часть возможностей своих компьютеров, поэтому Windows XP Embedded позволяет отказаться от избыточных возможностей. Меньший набор функциональных возможностей означает сужение области, подверженной ошибкам, и возможностей для атак на систему безопасности.

Поскольку устройства, основанные на Windows XP Embedded, обладают ограниченным набором функций, они могут выполняться на менее мощном и зачастую более дешевом оборудовании. Ряд производителей выпускают системные платы, в которых используются процессоры с низким энергопотреблением, совместимые с процессорами Intel. Такие системные платы обладают крайне малыми размерами, малым потреблением мощности и зачастую не используют вентилятора, поскольку не нагреваются во время работы. Они очень хорошо работают в составе компактных встроенных устройств, возможности которых ограничены выполнением только ограниченного набора приложений.

Отличительные достоинства Windows XP Embedded

Операционная система Windows XP Embedded предлагает весьма ценные возможности, недоступные в полной версии Windows XP. Enhanced Write Filter (EWF) и Hibernate Once, Resume Many (HORM) — оба этих средства могут упростить выполнение задач по управлению Windows. EWF является дополнительным компонентом, добавляемым в развертывание Windows XP Embedded, который делает данный дисковый том доступным только для чтения. Любые операции записи, направленные на этот диск, перенаправляются в наложение, находящееся на другом диске или даже в памяти. Сама операционная система рассматривает наложение EWF и его родительский том как единое устройство, т.е. как обычный дисковый том. Тем не менее, фактически на родительском томе не выполняются реальные изменения; изменениям подвергается только наложение EWF. Это может являться преимуществом в нескольких случаях. Представим себе развертывание образа Windows XP Embedded на карте памяти Compact Flash (CF) (образы Windows XP Embedded могут иметь размер от 5 МБ и зачастую помещаются в объеме приблизительно 200 МБ, так что на CF достаточно места для хранения). Карту памяти CF можно вставить в адаптер и подключить к разъему IDE системной платы; при этом карта памяти CF воспринимается как обычный несъемный диск. У современных карт памяти CF ограниченный ресурс записи (приблизительно 100 000 операций записи), поэтому EWF используется для назначения CF томом, предназначенным только для чтения. Представим размещение наложения EWF в ОЗУ: если пользователь делает ошибку, достаточно просто выключить компьютер. Наложение EWF и любые изменения, сделанные в компьютере, мгновенно теряются. При перезагрузке вы возвращаетесь назад в исходную точку, хранящуюся на карте памяти CF. Одну и ту же настройку можно использовать для образа на основе компакт-диска или диска DVD; поскольку эти типы носителей исходно предназначены только для чтения, EWF вносит любую операцию записи в наложение. Даже если наложение хранится на небольшом внутреннем жестком диске, обеспечивается гарантия того, что исходный загрузочный том (на компакт-диске или диске DVD) никогда не подвергается изменениям; если возникает необходимость перезагрузить компьютер, чтобы получить исходную конфигурацию, для этого достаточно стереть наложение EWF.

HORM, в соответствии со своим именем, позволяет после однократного перевода компьютера в спящий режим многократно возобновлять его работу из точки перехода в спящий режим. Компьютер включается почти мгновенно. Достаточно настроить компьютер, запустить все необходимые приложения, а затем перевести его в спящий режим. После этого при каждом включении компьютера вам потребуется только подождать несколько секунд, чтобы обнаружить все приложения работающими.

Создание образа Windows XP Embedded

У корпорации Майкрософт существует программа Embedded Partner, объединяющая компании, специализирующиеся по работе с Windows XP Embedded (список этих компаний представлен на домашней странице Windows XP Embedded по адресу microsoft.com/embedded). Однако, несмотря на множество компаний, предоставляющих обычным производителям ПК предварительно созданные образы (включающие корпоративные приложения и специальные конфигурации), вам может потребоваться создать свои собственные образы Windows XP Embedded, которые впоследствии можно использовать совместно с участниками программы Embedded Partner, предоставляющими вам завершенные компактные системы. Набор Windows Embedded Studio, устанавливаемый в операционной системе Windows XP Professional, можно использовать для создания образов Windows XP Embedded и управления ими.

Для использования этого набора средств сначала следует установить полную версию Windows XP Pro на том оборудовании, которое предполагается использовать для системы Windows XP Embedded. Это позволяет использовать в полной мере процедуру установки Windows XP, чтобы добиться надлежащей работы всего оборудования. Затем устанавливается набор инструментов Windows Embedded Studio. Обычно при этом устанавливается база данных, используемая для управления встроенными образами, но на самом деле эта база данных может быть установлена в другом месте, предоставляющем центральное хранилище. Далее запускается служебная программа с интерфейсом командной строки, Tap.exe, создающая новый специальный компонент, который может использоваться операционной системой Windows XP Embedded. Обычно компоненты инкапсулируют такие наборы функциональных возможностей, как проигрыватель мультимедиа, файловая система или другие пользовательские приложения; в этом случае создается компонент, содержащий драйверы устройств для оборудования, необходимого вашей конкретной системе. Этот этап должен быть выполнен на целевом оборудовании, чтобы средство имело возможность обнаружить и включить соответствующие драйверы оборудования.

На следующем этапе запускается конструктор компонентов Windows XP Embedded и импортируется пакет компонентов, созданный служебной программой Tap.exe. Как показано на рис. 2 , конструктор компонентов читает информацию об устройстве и собирает завершенный компонент Windows XP Embedded, который может служить основой для нового образа Windows XP Embedded. Это значительно упрощает процедуру точного определения драйверов устройств, необходимых для данной платформы. После создания компонента диспетчер базы данных компонентов используется для импорта нового компонента в базу данных компонентов Windows XP Embedded — хранилище, в котором хранятся все известные компоненты Windows XP Embedded. Присутствие компонента в базе данных делает его доступным для использования в образах Windows XP Embedded.

Рис. 2 Конструктор компонентов

Теперь можно приступить к созданию новой целевой конфигурации с использованием средства Windows XP Embedded Target Designer, при помощи которого выполняется большая часть реальной работы. Как видно из рис. 1 , добавляются любые компоненты, необходимые для создания набора функций, требуемых устройству. Потребуется также добавить некоторые основные компоненты Windows, например, проводник Windows (если устройству требуется графическая оболочка), файловую систему NTFS (или FAT32), загрузчик NT, поддержку для языка, ядро пользовательского интерфейса и т.д.. По умолчанию доступно более десяти тысяч компонентов.

Предусмотрена также предварительная настройка параметров каждого компонента. Например, компонент User Interface Core можно настроить на отображение конкретных элементов в меню Windows «Пуск», «Рабочий стол» и в других местах. Настройка параметров для каждого компонента гарантирует, что предварительная настройка каждого устройства будет удовлетворять конкретные потребности (см. рис. 3 ).

Рис. 3 Настройка параметров

Самой замысловатой частью образа Windows XP Embedded являются зависимости. Например, невозможно добавить компонент DirectX к образу, не добавляя несколько компонентов, обеспечивающих основные возможности Windows по обработке графики. Отслеживание всех зависимостей может оказаться весьма сложной задачей, особенно для больших и сложных образов, у которых могут быть буквально тысячи зависимостей. Эта задача возлагается на базу данных компонентов. Простым нажатием клавиши F5 в средстве Target Designer выполняется проверка всех добавленных компонентов с автоматическим добавлением всех зависимостей, необходимых перечисленным компонентам. На рис. 4 показан процесс проверки; именно этот крайне важный этап обеспечивает такую высокую степень модульности операционной системы Windows XP Embedded. В отсутствие этих интеллектуальных средств, встроенных в Target Designer, было бы крайне трудно выполнить успешное создание образов, содержащих правильные зависимости.

Рис. 4 Проверка зависимостей

После добавления всех компонентов и их зависимостей можно создавать образ Windows XP Embedded. Образы представляют собой просто файлы, которые необходимо скопировать на загрузочный том устройства Windows XP Embedded. Для их развертывания не требуются никакие специальные инструменты (хотя в набор инструментов Windows XP Embedded входит сервер удаленной первоначальной загрузки, функции которого аналогичны функциям служб удаленной установки; он позволяет выполнить развертывание образов Windows XP Embedded на совершенно новом оборудовании). После завершения этих этапов выясняется реальный размер образа. Я создал минимальный базовый образ, в который входит оболочка «Проводник» и несколько приложений, таких как текстовый и графический редактор, и созданный образ был менее 90 мегабайт. Безусловно, найдется не так много пользователей, заинтересованных в устройстве, на котором работают только текстовый и графический редактор, но это является иллюстрацией того, насколько небольшим может быть образ для конкретной задачи.

Сравнение Windows XP Embedded и Windows XP

Windows XP Embedded ни в коем случае не является урезанным вариантом операционной системы. Майкрософт предоставляет предварительно упакованные компоненты, позволяющие компьютеру, работающему под управлением Windows XP Embedded, иметь в большой степени такие же функциональные возможности, как и у полной версии Windows XP. К ним относятся возможность установки DirectX 9.0c, Microsoft® .NET Framework, Windows Media® Player 10 и многого другого. Существует также большой объем документации для разработчиков, описывающей способы создания пользовательских компонентов, например, пользовательской оболочки, заменяющей «Проводник», что позволяет создавать среду, соответствующую конкретному встроенному устройству

Однако операционная система Windows XP Embedded предлагает не каждый отдельный компонент, входящий в состав полной версии Windows XP. Например, защита файлов Windows (WFP — Windows File Protection) не входит в состав Windows XP Embedded; не входят в ее состав и некоторые из удобных компонентов, например Знакомство с Windows XP, начальные экраны приветствий и мастера, помогающие начинающему пользователю настраивать компьютер, или программа установки Windows. В Windows XP Embedded не используется активация Windows (образы Windows XP Embedded активируются с помощью ключа продукта этапа выполнения при работе инструментов Windows Embedded Studio). Наиболее примечательно то, что Windows XP Embedded совершенно не использует механизм обновления Windows, хотя может использовать в созданной среде сервер служб обновления программного обеспечения Microsoft. Наконец, в Windows XP Embedded нет MSN® Explorer, входящего в состав Windows XP Pro.

В перспективе обширный цикл разработки Windows XP Embedded продолжается: в настоящее время доступен Feature Pack 2007, в который добавлены новые компоненты, такие как загрузка с устройства USB, усовершенствование EWF, позволяющее направлять новые файлы на родительский том, не направляя наложение в целом, поддержка сжатия NTFS и многое другое. Эти усовершенствования увеличивают гибкость и количество вариантов операционной системы Windows XP Embedded, одновременно уравнивая ее по набору компонентов с операционной системой Windows XP Professional.

Работа со встроенными системами

Создание встроенных систем может потребовать несколько большего времени, чем создание традиционной системы Windows XP, но они предлагают значительные преимущества в определенных ситуациях. Имея сокращенный набор функциональных возможностей, системы Windows XP Embedded поддерживают малогабаритное, маломощное оборудование, за которым проще следить, которое проще чинить и которое может значительно меньше стоить. Низкое потребление мощности помогает также уменьшить счета за коммунальные услуги и понизить тепловыделение, позволяя гибко организовывать компактное рабочее пространство. Помимо предполагаемых применений операционной системы Windows XP Embedded — бытовые приборы, медицинская аппаратура, киоски и другие места, которые трудно заподозрить в использовании Windows XP Embedded, — эта встроенная операционная система может найти свое место и в вашей организации.