Historie Windows

První verze Windows se objevila 20. listopadu 1985. Nejednalo se o plnohodnotný operační systém, ale spíše jen o grafickou nadstavbu systémuMS-DOS, bez kterého Windows 1.0 nefungovaly.

Již tato verze Windows podporovala souběžné vykonávání kódu více aplikací najednou, využíval se kooperativní způsob plánování. Systém obsahoval ovladače videokarty, klávesnice, myši či tiskárny. Aplikace tedy nemusely přímo přistupovat k hardware, jak se stalo dobrým zvykem v prostředí čistého MS-DOS, ale mohly využívat rozhraní, která ovladače poskytovaly. Tato nová rozhraní se rozšířila i do dalších oblastí, jako je správa paměti či práce se soubory. Tím byl položen základní kámen pozdějšího standardního rozhraní Windows API.

Protože se grafické uživatelské rozhraní velmi podobalo rozhraní použitému v operačních systémech od společnosti Apple, Microsoft s touto firmou uzavřel dohodu a implementoval určitá omezení, aby se vyhnul případným soudním sporům. Okna se například nemohla překrývat.

O první verzi Windows trh nejevil příliš velký zájem. Jedním z důvodů může být fakt, že v té době neexistovala větší aplikace, která by striktně vyžadovala grafické uživatelské rozhraní.

Windows 2 vyšly 8. prosince 1987. Byla to první verze, která obsahovala aplikace jako Word, Excel, Kalkulačka či Poznámkový blok. Velkých vylepšení se dočkalo grafické uživatelské rozhraní – okna se mohla překrývat a objevily se pojmy jako maximalizace a minimalizace.

Kvůli vylepšením grafického uživatelského rozhraní došlo k soudnímu sporu mezi Apple a Microsoftem. Společnost Apple se svou žalobou neuspěla, což částečně způsobila předchozí dohoda o grafickém uživatelském rozhraní Windows 1.

V květnu roku 1988 byly vydány dvě verze Windows 2, které využívaly nových vlastností procesorů Intel 86-286 a 86-386. Byly označovány jako Windows/286 2.1 a Windows/386 2.1. Nové vlastnosti procesorů se projevily zejména na Windows/386. Největší přínos Windows/286 spočíval v tom, že dovolovaly aplikacím využívat více paměti než dříve.

Jádro Windows/386 již běželo v chráněném režimu procesoru. Tento speciální režim například umožňuje implementovat ochranu důležitých paměťových struktur před nežádoucí modifikací a zabránit přímé komunikaci běžných programů s hardware. Předchozí verze Windows běžely čistě v reálném režimu procesoru, kde neexistují žádné mechanismy, pomocí kterých by bylo možné zajistit ochranu paměti či zamezit neautorizované komunikaci s periferními zařízeními. Kód normálních aplikací byl vykonáván ve speciálním režimu procesoru zvaném virtuální režim 8086, který emuloval prostředí reálného režimu.

Třetí verze Windows byla vydána 22. května 1990 a brzy zaznamenala velký úspěch. V krátké době se jí prodalo několik milionů kopií. Prodeje byly vysoké mimo jiné díky tomu, že se systém předinstalovával do nových počítačů. Windows 3 je zároveň poslední verze systému, u které byla garantována stoprocentní zpětná kompatibilita s aplikacemi určenými pro prostředí MS-DOS.

Již od druhé poloviny 80. let (tedy souběžně s vývojem prvních verzí Windows) spolupracovali Microsoft a IBM na vývoji nového operačního systému, jenž se měl stát nástupcem MS-DOS (Disk Operating System). Ani Windows 3 totiž bez podpory DOSu nefungovaly. Tento nový operační systém byl označen OS/2 a plně využíval možností chráněného režimu procesorů Intel 8286. OS/2 již podporoval preemptivní plánování a swapování (ukládání nepoužívaných oblastí paměti na disk, čímž se uvolnila fyzická paměť pro další použití).

Spolupráce obou firem se začala chýlit ke svému konci po vydání a obrovském úspěchu Windows 3. Obě společnosti se dohodly na tom, že IBM bude pokračovat ve vývoji aktuální verze OS/2 (OS/2 2.0), která se měla stát nástupcem Windows 3, a Microsoft začne pracovat na OS/2 3.0, který později nahradí verzi vyvíjenou IBM.

Záhy i tato dohoda skončila. V IBM dále pracovali na vývoji druhé verze OS/2, zatímco Microsoft budoucí OS/2 3.0 přejmenoval na Windows NT (New Technology) a jeho kód od základů přepsal.

Ačkoliv jsou Windows NT v mnoha ohledech daleko pokročilejší než jejich předchůdci, nejedná se o úplně novou technologii, jak by se z názvu mohlo zdát. Hlavním návrhářem tohoto systému se stal Dave Cutler, který dříve pracoval u společnosti Digital Equipment Corporation (později odkoupené firmou Compaq, která je dnes součástí společnosti Hewlet Packard) například na vývoji operačního systému VMS. Cutler z VMS převzal mnoho mechanismů a postupů.

Podobnost obou systémů dosáhla takové úrovně, že si jí všimli zaměstnanci společnosti DEC a Microsoftu hrozila další žaloba. Soudní spor nakonec neproběhl, obě firmy se dohodly mimosoudně a Microsoft mimo jiné dodal druhé firmě prostředky k tomu, aby Windows NT mohly běžet i na procesoru Alpha, jehož výrobcem byl právě Digital Equipment Corpration.

Procesor Alpha v první polovině 90. let patřil k nejrychlejším. Výkon byl ale vykoupen vysokou cenou. Postupem času jej začaly svým výkonem dohánět levnější procesory od Intelu. Výkonový rozdíl klesl natolik, že se nevyplatilo drahý procesor kupovat, a tak pomalu skončila i podpora Windows NT.

Windows NT přinesly mnoho inovací. Jednalo se o plně 32bitový operační systém s podporou virtuální paměti a preemptivního plánování, který však stále umožňoval spustit i 16bitové programy pro MS-DOS. Mezi další vylepšení patřil nový souborový systém NTFS a implementace vlastního bezpečnostního modelu, který dovoloval uživatelům nastavovat různá oprávnění, a tím povolit či zakázat provádění specifických operací. Windows NT se postupně dočkaly čtyř verzí: Windows NT 3.1 (27. červenec 1993), Windows NT 3.5 (21. září 1994), Windows NT 3.51 (30. května 1995) a Windows NT 4.0 (24. srpna 1994).

Než došlo ke sloučení vývojových linií Windows 3 a Windows NT, byly vydány ještě tři následníci Windows 3 a jeden následník Windows NT.

Windows 3 postupně následovaly Windows 95 (24. srpen 1995), Windows 98 (25. červen 1998) a Windows Me (14. září 2000). Tyto systémy měly některé rysy společné s Windows NT (chráněný režim procesoru, podpora běhu 32bitových aplikací, virtuální paměť, swapování), ale v mnohém se též lišily.

Ačkoliv podporovaly běh 32bitových aplikací, část kódu jádra zůstávala od dob Windows 3 stále 16bitová. Nebyl implementován žádný bezpečnostní model, díky kterému by například bylo možné ochránit soubory jednoho uživatele před neautorizovaným přístupem jiného. Windows 95/98/Me podporovaly pouze souborové systémy FAT12, FAT16 a FAT32. Úroveň izolace jednotlivých aplikací také nebyla tak vysoká jako u Windows NT – všechny běžící programy používaly společné kopie systémových knihoven DLL. Běžná aplikace dokonce mohla číst paměť jádra. 16bitový kód jádra a menší míra izolace jednotlivých běžících procesů se staly jednou z příčin nižší stability těchto operačních systémů.

Windows XP, které se objevily na trhu 25. října 2001, konečně spojily obě vývojové linie, ačkoliv mnoho prvků z linie Windows 9x bylo zakomponováno již do Windows 2000. Jádro bylo převzato z Windows 2000 a vylepšeno.

Nové implementace se dočkal mechanismus systémových volání. Do Windows 2000 se pro přechod do režimu jádra využívalo softwarového přerušení číslo 0x2e. Windows XP pro změnu Ring módu používají nové instrukce SYSENTER a SYSEXIT, které byly navrženy právě pro tyto účely. Starý mechanismus ale z důvodů zpětné kompatibility stále funguje.

Vývojáři se také zaměřili na rychlost startu systému (bootování) a kladli si za cíl snížit tento čas pod hranici třiceti sekund. Proto implementovali například technologii Prefetch, která monitoruje, jaké soubory se při startu systému používají a optimalizuje jejich umístění na disku tak, aby jejich načtení trvalo co nejkratší dobu.

Další novinkou je možnost lokálního přihlášení více uživatelů na jeden počítač. V dřívějších verzích mohl být k počítači přihlášen pouze jeden uživatel. Technologie rychlého přepínání uživatelů (fast user switching) umožňuje přepínat mezi pracovním prostředím jednotlivých přihlášených uživatelů, aniž by se museli odhlašovat.

Na následníka Windows XP si museli zákazníci počkat až do 30. listopadu 2006. Vývoj operačního systému provázely velké problémy a od některých slibovaných funkcí nakonec vývojáři upustili. Tento osud postihl například nový souborový systém WinFS, který měl tvořit databázovou nadstavbu nad NTFS. I přes tyto komplikace Windows Vista přinesly řadu novinek nejen z oblasti bezpečnosti.

Díky mechanismu Kontroly uživatelských účtů (User Account Control – UAC) uživatelé již nemusí disponovat administrátorskými právy po celou dobu své práce. Pokud nějaký program pro svůj běh vyžaduje vyšší oprávnění, systém se zeptá, zda mají být tato oprávnění poskytnuta. I na dřívějších verzích Windows bylo samozřejmě možné pracovat pod uživatelským účtem s omezenými právy, nebylo však možné některému programu oprávnění (způsobem dostatečně jednoduchým pro uživatele) zvýšit. Navíc mnohé programy nebyly vytvořeny tak, aby se s omezeným oprávněním vypořádaly. Jedná se pravděpodobně o dědictví z vývojové linie Windows 9x, kde v podstatě existoval jen jeden druh uživatele – administrátor, jenž měl oprávnění k libovolné činnosti. A tak si většina uživatelů zvykla pracovat pod administrátorským účtem, ač jeho výhod nepotřebovala.

Práce pod účtem s omezenými právy přináší zvýšenou bezpečnost. Škodlivé programy, které se do systému dostanou například kvůli zranitelnosti internetového prohlížeče, se nemohou nakopírovat do systémových složek či zapsat data do důležitých oblastí registru, protože k tomu nemají oprávnění. Proto je práce pod účtem s omezenými právy velmi výhodná a s použitím programů, které si rozumí s mechanismem UAC, i prakticky možná.

Další změny se týkají ochrany samotného jádra a kvůli zpětné kompatibilitě jsou uplatňovány převážně na 64bitových verzích operačního systému.

Škodlivé modifikace důležitých struktur jádra monitoruje komponenta PatchGuard (Windows Kernel Patch Protection). PatchGuard sestává z mnoha kontrolních rutin, které se spouští při různých událostech a kontrolují, zda datové struktury a kód jádra nebyly modifikovány nepovoleným způsobem. Pokud je taková modifikace nalezena, PatchGuard uměle vyvolá modrou obrazovku smrti a počítač je třeba restartovat.

Kontrolní rutiny se vykonávají při různých událostech, tudíž není možné ochranu jádra za běhu systému snadno vypnout. PatchGuard ale často zjistí škodlivou modifikaci až za určitou dobu po jejím vzniku. Tato doba se pohybuje obvykle v řádu minut. Škodlivý kód tedy na nějakou dobu může jádro modifikovat, ale musel by předvídat, kdy se spustí další kontrolní rutina, a příslušně se podle toho zachovat. A zjistit, kdy dojde ke spuštění kontrolní rutiny, je obtížné.

Kromě technologie PatchGuard zavádějí 64bitové Windows Vista další stupeň ochrany – při standardním nastavení mohou být do jádra načteny pouze ovladače digitálně podepsané jednou z důvěryhodných certifikačních autorit. Tím se zvyšuje pravděpodobnost, že do jádra bude vpuštěn pouze ověřený (a tedy legitimní) kód.

Na 32bitových verzích Windows Vista digitální podpis u ovladačů není nutnou podmínkou pro načtení do jádra. Při detekci přítomnosti nepodepsaného ovladače systém pouze zobrazí varovný dialog.

Další vylepšení Windows Vista se týká zvýšení odolnosti proti útokům typu přetečení zásobníku či přetečení haldy (stack overflow, heap overflow). Pro úspěšné použití těchto technik útočník ve většině případů potřebuje vědět, na jakých adresách se nachází paměťové struktury jako halda či zásobník, nebo znát umístění některých systémových knihoven DLL. U předchozích verzí Windows byly tyto hodnoty pevně stanoveny. Windows Vista přichází s jejich randomizací – knihovny DLL se do paměti načítají na náhodné virtuální adresy a adresy hald a zásobníků též nejsou voleny pevně. Útočník tak dopředu neví, kde v paměti se nachází datové struktury a knihovny, které pro úspěšné provedení útoku potřebuje. Tato technika randomizace adres se označuje zkratkou ASLR (Address Space Layout Randomization).

Windows 7 se na trh dostaly 21. října 2009. Vlastnímu uvedení předcházelo několik měsíců veřejného testování, čímž si ještě nedokončený operační systém získal velkou popularitu u běžných uživatelů. Co se týče samotného jádra, krom vyššího stupně modularity a výkonnostních optimalizací nepřináší Windows 7 žádné převratné novinky. Změny, které stojí za zmínku, naleznete v následujícím seznamu:

Windows 8 se na trh dostaly 26. října 2012. Byla určena jak pro desktop, tak i pro přenosné počítače a tablety (což byla novinka). Z tohot důvodu byla ze systému odstraněna "Nabídka start" a byla nahrazena dlaždicovým přehledem nainstalovaných aplikací, nicméně brzy se objevily uživateli vytvořené modifikace, které ji do systému vracely. Do systému byla přidána podpora Moderních aplikací (též zvaná Metro-style aplikace, univerzální aplikace atp.), které jsou distribuovány pouze prostřednictvím Windows Store za účelem zvýšení bezpečnosti a usnadnění jejích instalace.

Systém Windows 8 se měl stát nástupcem verze Windows 7, ale ani v součtu s verzí Windows 8.1 nedosáhl ani jedné třetiny rozšíření na trhu, jaké měl starší systém Windows 7. Nepřekonal v podílu trhu ani v té době již zastaralou a nepodporovanou verzi Windows XP.

Vydána byla 32bitová pro procesory x86, 64bitová verze pro procesory x86-64 a verze Windows RT pro procesory ARM, používané v mobilních zařízeních.[4][5][6]

Windows 8.1 (označován jako „Blue“) je verze operačního systému firmy Microsoft z řady Windows NT, která byla vydána 17. října 2013. Byla první aktualizací systému Windows 8, byla pro všechny uživatele k dispozici zdarma, nejednalo se o Service Pack (jak bylo zvykem u předchozích verzí), byla k dispozici ve Windows Store a byly v ní přidány nové funkce a vylepšení.

I přes příznivější přijetí na trhu nedosáhl systém ani v součtu s verzí Windows 8 takového rozšíření na trhu, jaké měl starší systém Windows 7, a brzy začal být z trhu vytlačován následující verzí Windows 10.

Systém byl ve fázi všeobecné podpory do 9. ledna 2018, poté vstoupil do rozšířené fáze. Poslední aktualizace vyšly 10. ledna 2023, čímž skončilo jak pravidelné vydávání aktualizací pro systém, tak i technická podpora ze strany Microsoftu.

Windows 10 je operační systém pro osobní počítače od firmy Microsoft z řady Windows NT, který byl vydán 29. července 2015. Zavádí jednotné uživatelské prostředí pro různé platformy (stolní počítače, notebooky, tablety, chytré telefony, herní konzole Xbox a další). Propojuje Moderní aplikace a Windows Aero, přidává podporu pro virtuální plochy, sjednocuje obchod s aplikacemi Windows Store. Předchůdcem je systém Windows 8.1, nástupcem Windows 11.

Dne 28. července 2015 nabídla firma Microsoft bezplatnou aktualizaci na Windows 10 pro systémy Windows 7 a Windows 8/8.1. Nabídka skončila 29. července 2016, ale dále byl možný přechod zdarma pro uživatele „usnadnění“ až do 31. prosince 2017.

Windows 11 je 64bitový operační systém pro osobní počítače od firmy Microsoft z řady Windows NT, nástupce Windows 10. Oficiálně byl oznámen 24. června 2021 a jeho první vydání bylo uvedeno 5. října 2021. Systém Windows 11 je k dispozici ve verzi Home pro běžné uživatele a ve verzi Pro pro pokročilé uživatele a podnikový segment.

Windows 11 je dostupný zdarma uživatelům Windows 10 pomocí Windows Update za podmínky splnění předepsaných minimálních hardwarových požadavků. Windows 11, na rozdíl od předchozích verzí, již podporují pouze počítače s 64bitovou architekturou AMD64 a UEFI, vyžadují podporu funkce Secure Boot a TPM 2.0, relativně nový procesor (Intel Coffee Lake, tj. alespoň 8. generace nebo alespoň AMD Zen, tj. Ryzen 3 a novější), grafický čip musí podporovat DirectX 12 a podobně (viz kapitola Minimální hardwarové požadavky).

Operační systémy rodiny Windows NT byly původně koncipovány především pro nasazení na serverech či ve firmách, ne pro použití na běžných osobních počítačích. Ke změně došlo s příchodem Windows 2000 a Windows XP. Od té doby Microsoft vydává i speciální serverové verze, které se od systémů určených pro domácí použití liší především absencí některých aplikací a osekaným uživatelským rozhraním. Jádro serverových systémů se odlišuje jenom mírně. Tabulka ukazuje párování mezi systémy určenými pro servery a systémy určenými pro domácí uživatele.