تقنيات الإدخال/الإخراج في نظام التشغيل ويندوز فيستا

أضاف نظام التشغيل ويندوز فيستا عدداً من وظائف الإدخال/الإخراج الجديدة إلى سلسلة أنظمة تشغيل مايكروسوفت ويندوز . وتهدف هذه الوظائف إلى تقليل وقت بدء تشغيل النظام، وتحسين استجابته، وتعزيز موثوقية تخزين البيانات.

يُغيّر نظام التشغيل Vista سلوك عمليات الإدخال/الإخراج غير المتزامنة . فبفضل واجهات برمجة التطبيقات الجديدة للإدخال/الإخراج غير المتزامنة ، يُمكن إخطار مؤشر ترابط مختلف عن المؤشر الذي أصدر طلب الإدخال/الإخراج عند اكتمال العملية. وبذلك، يُمكن لمؤشر ترابط واحد إصدار جميع طلبات الإدخال/الإخراج، ثم التبديل إلى مؤشر ترابط عامل آخر. إذا كان هذا المؤشر هو الذي يُعالج البيانات بعد اكتمال طلب الإدخال/الإخراج، فسيتم تجنب تبديل مؤشر الترابط، الذي يُؤثر سلبًا على الأداء. كما يُقدم نظام التشغيل Windows Vista ميزة إلغاء عمليات الإدخال/الإخراج المتزامنة. أثناء طلب الإدخال/الإخراج المتزامن، يتم حظر التطبيق حتى تتم معالجة الطلب أو فشله. في نظام التشغيل Windows Vista، يُمكن للتطبيق إصدار طلب إلغاء. قد تُفضل التطبيقات التي تُلغي العملية بناءً على ملاحظات المستخدم تمكين ملاحظات المستخدم أثناء فترة تعليق مؤشر الترابط المُصدر، وذلك لتحسين تجربة المستخدم.

يُطبّق نظام التشغيل Windows Vista أيضًا جدولة عمليات الإدخال/الإخراج كعمليات إدخال/إخراج ذات أولوية. ^{[ 1 ]} تُخصّص أولويات لطلبات الإدخال/الإخراج على القرص في Windows Vista؛ حيث تُعطى الأولوية للطلبات ذات الأولوية الأعلى على الطلبات ذات الأولوية الأقل أثناء تنفيذها. يُعرّف Windows Vista خمس فئات للأولوية: منخفضة جدًا ، ومنخفضة ، وعادية ، وعالية ، وحرجة . بشكل افتراضي، تُخصّص الأولوية العادية لطلبات الإدخال/الإخراج . كما يسمح Windows Vista بحجز عرض النطاق الترددي لكل تطبيق على حدة أثناء الوصول إلى القرص؛ ويهدف ذلك إلى ضمان معدل الإنتاجية المطلوب للتطبيق عند وصوله إلى القرص. يستخدم Windows Media Player هاتين الميزتين لتشغيل الوسائط. ^{[ 2 ]} يستخدم كل من Disk Defragmenter و SuperFetch و Windows Defender و Windows Search والتطبيقات التي تعمل عند بدء التشغيل عمليات الإدخال/الإخراج ذات الأولوية. ^{[ 3 ]} كان من المُفترض أيضًا استخدام عمليات الإدخال/الإخراج ذات الأولوية بواسطة WinFS لعمليات ترقية العناصر المدعومة بالملفات. ^{[ 4 ]}

قبل نظام التشغيل ويندوز فيستا، كانت جميع طلبات الإدخال/الإخراج محدودة بـ 64 كيلوبايت؛ لذا كان لا بد من إكمال العمليات الأكبر حجمًا على دفعات. أما في ويندوز فيستا، فلا يوجد حد أقصى لحجم طلبات الإدخال/الإخراج. هذا يعني أنه يمكن إكمال عملية إدخال/إخراج كاملة بإصدار عدد أقل من الطلبات، مما قد يؤدي بدوره إلى تحسين الأداء. تم تعديل مستكشف ويندوز وأمر النسخ في موجه الأوامر لإصدار طلبات بحجم 1 ميجابايت. ^{[ 2 ]}

تعمل تقنية ReadyBoost على تحسين استجابة أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام التشغيل Windows Vista، وذلك باستخدام ذاكرة فلاش على محرك أقراص USB (USB 2.0 أو 3.0 فقط)، أو بطاقة SD ، أو Compact Flash ، أو أي نوع آخر من ذاكرة الفلاش، لتعزيز أداء النظام. عند توصيل جهاز من هذا النوع، يوفر مربع حوار التشغيل التلقائي في Windows خيارًا إضافيًا لاستخدامه لتسريع النظام؛ حيث تُضاف علامة تبويب "ReadyBoost" إلى خصائص محرك الأقراص، والتي يمكن من خلالها تحديد مقدار المساحة المراد استخدامها. تتوفر تقنية ReadyBoost أيضًا لنظامي التشغيل Windows 7 وWindows 10. تُهيأ معظم أجهزة ذاكرة الفلاش بنظام FAT32، ويجب تغيير هذا النظام للاستفادة من ذاكرة فلاش ذات سعة أكبر مع ReadyBoost. ولكن في حال تفعيل ReadyBoost باستخدام التشغيل التلقائي في Windows، سيصبح من المستحيل إعادة تهيئة الجهاز حتى يتم تعطيل ReadyBoost لهذا الجهاز. ^{[ 5 ]}

ReadyDrive (الاسم الرمزي: Piton ^{[ 6 ] [ 7 ]} ) هي ميزة في نظام التشغيل Windows Vista تُمكّن أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام Windows Vista والمجهزة بمحرك أقراص هجين أو ذاكرة تخزين مؤقتة من نوع Flash Memory (مثل Intel Turbo Memory ) من بدء التشغيل بشكل أسرع، واستئناف العمل من وضع الإسبات في وقت أقل، والحفاظ على طاقة البطارية. ^{[ 8 ]} محركات الأقراص الصلبة الهجينة هي نوع من محركات الأقراص الصلبة التي تدمج ذاكرة Flash غير متطايرة مع محرك أقراص صلبة تقليدي. من المتوقع أن يتم توحيد وظائف جانب محرك الأقراص في معيار ATA -8. عند تثبيت محرك أقراص صلبة هجين في جهاز يعمل بنظام Windows Vista، سيعرض نظام التشغيل علامة تبويب جديدة باسم "NV Cache" كجزء من خصائص جهاز محرك الأقراص ضمن إدارة الأجهزة . ^{[ 9 ]}

ذكرت مجلة eWeek أن هذه التقنية لا تُستغلّ بالكامل بسبب نقص برامج التشغيل الخاصة بمحركات الأقراص الهجينة ^{[ 10 ]} ، وأنّ هذه المهمة أُسندت إلى مُصنّعي الأجهزة. ^{[ 10 ]} إلا أن مايكروسوفت نفت الادعاء بعدم توفيرها برامج تشغيل مُخصصة للأنظمة الهجينة. ^{[ 11 ]} وفي يونيو 2006، كتب ديفيد مورغنسترن مقالًا في eWeek يُشير فيه إلى أن تقنية ReadyDrive قد تُضحّي بسلامة البيانات من أجل السرعة وتوفير طاقة البطارية. ^{[ 12 ]} مع ذلك، تُؤكد وثائق مايكروسوفت أن نسخة من البيانات تُحفظ دائمًا على القرص الصلب، لذا لا مجال لفقدان البيانات حتى في حال تعطل ذاكرة التخزين المؤقت. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

SuperFetch هي تقنية وخدمة في نظام ويندوز تقوم بتحميل التطبيقات شائعة الاستخدام مسبقًا في الذاكرة لتقليل أوقات تحميلها. وهي امتداد لوظيفة " prefetcher " في ويندوز XP . تحاول SuperFetch تحميل المكتبات ومكونات التطبيقات شائعة الاستخدام في ذاكرة التخزين المؤقت للصفحات قبل الحاجة إليها. ويتم ذلك من خلال التحليل المستمر لسلوك التطبيقات وأنماط استخدامها، مثل التطبيقات الأكثر استخدامًا في الصباح بعد تسجيل الدخول. ^{[ 14 ]} تُصنّف ذاكرة التخزين المؤقت بأولوية منخفضة، ما يعني أنه إذا احتاجت عملية أخرى إلى الذاكرة، فسيتم التخلي عنها.

افتراضيًا، تُحمّل الملفات الضرورية في الذاكرة الرئيسية ، ولكن باستخدام ميزة ReadyBoost ، يُمكن لنظامي التشغيل Windows Vista وWindows 7 استخدام وسائط تخزين بديلة مثل ذاكرة الفلاش USB ، مما يُحرر مساحة من الذاكرة الرئيسية. ورغم أن الأقراص الصلبة قد تتميز بمعدلات نقل بيانات متسلسلة أعلى، إلا أن ذاكرة الفلاش قد تكون أسرع في نقل الملفات الصغيرة أو عمليات الإدخال/الإخراج غير المتسلسلة نظرًا لسرعة البحث العشوائي فيها.

ReadyBoot هي ميزة تُكمّل SuperFetch من خلال تحليل عمليات بدء التشغيل الأساسية فقط (مثل برامج التشغيل) بهدف تسريع بدء تشغيل الكمبيوتر. ^{[ 15 ]}

في نظام التشغيل ويندوز 10 ، تمت إعادة تسمية SuperFetch إلى SysMain .

ميزة "الملفات غير المتصلة" هي إحدى ميزات نظام التشغيل ويندوز، والتي تم تقديمها في ويندوز 2000 ، حيث تحتفظ بنسخة مخزنة مؤقتًا على جهاز المستخدم للملفات المشتركة عبر الشبكة. تقوم هذه الميزة بتخزين الملفات المشتركة المُخصصة للوصول إليها دون اتصال بالإنترنت محليًا، وتستخدم النسخة المخزنة عند انقطاع الاتصال بالشبكة مع الملفات البعيدة. تتضمن إصدارات ويندوز فيستا للأعمال، والمؤسسية، والألتيميت تحسينات كبيرة على ميزة " الملفات غير المتصلة ". بدءًا من ويندوز فيستا، عند استعادة الاتصال، يتم إعادة توجيه جميع مؤشرات الملفات المفتوحة إلى النسخة المخزنة مؤقتًا إلى النسخة البعيدة، دون انتظار مزامنة الملفات المخزنة مؤقتًا. ^{[ 16 ]} هذا الانتقال من الاتصال بالإنترنت إلى عدم الاتصال والعودة إليه يتم بسلاسة تامة بالنسبة للمستخدمين الذين يستخدمون الملف. تتم مزامنة النسخة المحلية تلقائيًا مع النسخة البعيدة، لتعكس التغييرات التي أُجريت على أيٍّ من النسختين. كما تمت إعادة كتابة خوارزمية تخزين الملفات ومزامنتها بالكامل لتحديد الاختلافات بشكل أسرع. عند مزامنة التغييرات في النسخة المخزنة مؤقتًا مع النسخة البعيدة، يتم استخدام بروتوكول نقل البيانات التفاضلي (BITmap Differential Transfer) بحيث يتم نقل الكتل المتغيرة فقط في النسخة المخزنة مؤقتًا. يُحسّن هذا أيضًا دعم تخزين الملفات الكبيرة مؤقتًا. ^{[ 16 ]} لا يزال يتم تنزيل الملف بالكامل عند استرداد التغييرات من النسخة البعيدة.

تتم مزامنة الملفات على مستوى كل مشاركة وتشفيرها على مستوى كل مستخدم، ويمكن للمستخدمين إجبار نظام التشغيل Windows على العمل في وضع عدم الاتصال أو وضع الاتصال عبر زر "العمل دون اتصال/متصل" في مستكشف الملفات، أو المزامنة يدويًا من مركز المزامنة. كما يمكن لمركز المزامنة الإبلاغ عن أخطاء المزامنة وحل تعارضاتها. تحتوي صفحة خصائص أي ملف أو مجلد على علامة تبويب "الملفات غير المتصلة" التي توفر الحالة وتتيح التحكم في حالة عدم اتصال الملف أو المجلد. علاوة على ذلك، حتى في حالة عدم توفر ملف واحد، تظل الملفات الأخرى في نفس المشاركة والمشاركات الأخرى متاحة، حيث تتم عملية الانتقال الآن على مستوى المشاركة بدلاً من مستوى الخادم. يمكن تهيئة "الملفات غير المتصلة" من خلال نهج المجموعة ، مما يوفر توافقًا أفضل مع نظام الملفات الموزعة (DFS) . كما تتوفر واجهة برمجة تطبيقات شاملة لإدارة "الملفات غير المتصلة" عبر كائنات COM وإمكانية البرمجة النصية من خلال WMI .

يدعم نظام التشغيل Windows Vista أيضًا خاصية "النسخ الاحتياطي" للملفات والمجلدات المتصلة بالإنترنت. فعندما يُتيح المستخدمون عددًا محدودًا من الملفات من مجلد ما دون اتصال بالإنترنت، يقوم Windows Vista بإنشاء نسخ احتياطية من العناصر المتبقية غير المتاحة للحفاظ على سياق الاتصال بالإنترنت. كما تتميز ميزة "الملفات غير المتصلة بالإنترنت" بوضع "الربط البطيء"، الذي عند تفعيله عبر " نهج المجموعة" ، يقرأ ويكتب دائمًا من ذاكرة التخزين المؤقت المحلية لتحسين الأداء عند استخدام اتصال شبكة بطيء. ويمكن أيضًا في Windows Vista تحديد حد أقصى لحجم ذاكرة التخزين المؤقت المحلية، وحد فرعي آخر للمساحة التي تستخدمها الملفات المخزنة مؤقتًا تلقائيًا. أما الملفات المخزنة يدويًا، فلا تُحذف أبدًا من ذاكرة التخزين المؤقت المحلية حتى عند الوصول إلى الحد الأقصى لسعتها.

في نظام التشغيل ويندوز إكس بي، لم يكن بالإمكان تفعيل ميزة "الملفات غير المتصلة" عند تفعيل ميزة "التبديل السريع بين المستخدمين" . كان هذا القيد مفروضًا لأن ميزة "الملفات غير المتصلة" كانت تُزامَن عند تسجيل الخروج، ولأن ميزة "التبديل السريع بين المستخدمين" لا تُسجّل خروج المستخدمين بشكل كامل. أما في نظام التشغيل ويندوز فيستا، فقد زال هذا القيد، حيث تعمل ميزة "الملفات غير المتصلة" كخدمة من خدمات ويندوز ، وتُجري المزامنة نيابةً عن المستخدم في أوقات مناسبة، مثل تسجيل الدخول والانتقال من وضع الاتصال إلى وضع عدم الاتصال. لا تتم المزامنة بشكل مستمر في الخلفية، ^{[ 17 ]} ولا تتم عند تسجيل الخروج.

يُدخل نظام الملفات NTFS المعاملاتي (TxF) مفهوم المعاملات الذرية إلى نظام ملفات NTFS ، مما يسمح لمطوري تطبيقات ويندوز بكتابة إجراءات إخراج الملفات التي تضمن إما نجاحها التام أو فشلها التام. يتيح نظام NTFS المعاملاتي إنشاء الملفات والمجلدات وإعادة تسميتها وحذفها بشكل ذري. يضمن استخدام المعاملات صحة العملية؛ ففي سلسلة من عمليات الملفات (التي تُنفذ كمعاملة)، تُؤكد العملية إذا نجحت جميعها. في حالة حدوث أي فشل، تتراجع العملية بأكملها وتفشل.

تم تحديث عدد من مكونات نظام التشغيل مايكروسوفت ويندوز للاستفادة من ميزة النسخ الاحتياطي الظلي. يقوم مركز النسخ الاحتياطي والاستعادة في ويندوز فيستا والإصدارات الأحدث بإجراء نسخ احتياطية كاملة للنظام تعتمد على الكتل. كما تستخدم ميزة النسخ الاحتياطي للملفات ميزة النسخ الاحتياطي الظلي، ولكنها تخزن الملفات داخل ملفات ZIP.

ابتداءً من نظام التشغيل Windows Vista ، تُستخدم ميزة النسخ الظلي أيضًا من قِبل مكون حماية النظام ، الذي يُنشئ ويُحافظ على نسخ دورية من بيانات النظام والمستخدم على نفس وحدة التخزين المحلية (على غرار ميزة النسخ الظلي للمجلدات المشتركة في Windows Server)، ولكنه يسمح بالوصول إليها محليًا عبر استعادة النظام . تُمكّن استعادة النظام من الرجوع إلى مجموعة كاملة سابقة من النسخ الظلية تُسمى نقطة استعادة . قبل Windows Vista، كانت استعادة النظام تعتمد على مُرشِّح ملفات يراقب التغييرات لمجموعة مُحددة من امتدادات الملفات، ثم ينسخ الملفات قبل الكتابة فوقها. ^{[ 18 ]}

بالإضافة إلى ذلك، يسمح ملحق shell الخاص بصفحة الخصائص المسمى الإصدارات السابقة باستعادة الملفات أو المجلدات الفردية محليًا من نقطة الاستعادة، كما كانت موجودة في وقت اللقطة، وبالتالي استرداد إصدار سابق من ملف أو استعادة ملف تم حذفه عن طريق الخطأ.

لا يتم إنشاء نسخة الظل في كل مرة يتم فيها تغيير ملف؛ بل يتم إنشاء نسخ احتياطية تلقائيًا مرة واحدة يوميًا، أو يدويًا عند تشغيلها بواسطة أداة النسخ الاحتياطي أو تطبيقات التثبيت التي تُنشئ نقطة استعادة . ^{[ 19 ]} تتوفر ميزة "الإصدارات السابقة" في إصدارات الأعمال والمؤسسات والإصدارات النهائية من نظام التشغيل Windows Vista . ^{[ 20 ]}

يُتيح نظام التشغيل Windows Vista إمكانية إعادة توجيه ما يصل إلى 10 مجلدات فرعية لملفات تعريف المستخدمين بشكل مستقل إلى موقع على الشبكة. ^{[ 21 ]} كما يتضمن Windows Vista وحدة تحكم إدارية تسمح للمستخدمين بتكوين إعادة توجيه المجلدات للأجهزة التي تعمل بنظام Windows Vista وWindows XP وWindows 2000.

أضافت حزمة الخدمة الأولى لنظام التشغيل ويندوز فيستا دعمًا لنظام الملفات exFAT.

• ميزات جديدة في نظام التشغيل ويندوز فيستا
• تشفير محرك الأقراص BitLocker
• مسار الوسائط المحمي
• حامض