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草稿:Windows NT 3.1

Windows NT 3.1
Windows NT作業系統的一個版本
Logo of Windows NT 3.1
File:Windows_NT_3.1.png
開發者微軟
作業系統家族Microsoft Windows
源碼模式封閉原始碼
發放給生產商1993年3月，​31年前​（1993-03）
正式發售日期1993年7月26日，​31年前​（1993-07-26）
最終版本Service Pack 3 (3.1.528)（1994年10月29日，​30年前​（1994-10-29））[1]
市場取向桌面端與伺服器端
支持的語言English, Dutch, French, German, Japanese, Spanish and Swedish Danish, Finnish, Italian, Norwegian and Portuguese.(Desktop only)
支援平台IA-32，Alpha，MIPS
內核類別Hybrid（NT）
許可證商業軟體
前一代Windows 3.1x
後一代Windows NT 3.5
支援狀態
Unsupported as of December 31, 2000[2]

Windows NT 3.1是微軟開發的第一代Windows NT作業系統，於1993年7月27日發布。

在Windows NT發布的時候，微軟已經通過之前的Windows 3.1建立起了其品牌知名度，並且占據了一定的市場份額。但是Windows 3.1依然是一個基於DOS的16位作業系統。所以，通過發布新一代的Windows NT作業系統，微軟希望為用戶帶來全新的32位架構的作業系統。新一代的作業系統依然保留了Windows 3.1用戶熟悉的桌面環境，並通過NT（New Technology，即新技術）一詞來向用戶宣傳全新的技術革新，並且為用戶保留了熟悉的操作界面、用戶環境等。

Windows NT最初是基於OS/2作業系統的重寫，微軟在1980年代與IBM共同開發了OS/2，但由於多種原因，比如1990年Windows 3.0的市場成功等，微軟決定推進Windows的開發工作，而不再繼續OS/2的開發活動，NT 3.1在1991年的計算機經銷商博覽會上首次公開展示，最終於1993年發布了兩個版本：用於工作站的Windows NT 3.1和用於伺服器的Windows NT 3.1 Advanced Server。

從Windows NT首次亮相到1994年被Windows NT 3.5取代為止，儘管他們受到諸如過高的硬體需求、普遍缺乏對應的32位軟體、系統運算能力過剩等諸多問題，依然銷售了超過30萬份。2000年12月31日，微軟正式宣布Windows NT 3.1結束生命周期並停止技術支持服務。

開發歷程

NT OS/2階段

Windows NT的起源最早可以追溯到1988年[3]:144，微軟當時使用MS-DOS系統作為IBM PC兼容機的作業系統，使其在個人電腦市場上占有重要地位，然而內森·梅爾沃德（英語：Nathan Myhrvold）（在Dynamical Systems Research被收購後加入微軟）發現了主要的兩個對微軟壟斷的威脅：RISC計算機和Unix作業系統。RISC架構（即精簡指令集架構）計算機被證實比當時運行了MS-DOS及UNIX的英特爾處理器具有更強大的性能；而Unix是一個支持多處理器和網絡的跨平台多任務作業系統[4]:34。雖然Unix因為其受到定製化程序導致其在不同版本中無法通用而在廣泛推廣引用上存在諸多限制，但比爾·蓋茨依然認為，類Unix作業系統與精簡指令集架構的處理器所結合可能會成為一個市場威脅，因此微軟需要開發一種可以在多種架構上運行的「Unix殺手（UNIX Killer）」[4]:35。梅爾沃德希望開發一種能滿足RISC架構、使用英特爾晶片，並能夠進行多任務運算處理等要求的全新作業系統[3]。為此，比爾·蓋茨還聘請了戴夫.卡特勒於1988年10月離開了DEC並帶著從DEC團隊中挑選的一些員工一起加入了微軟，以協助其開發新系統（在PRISM架構機器配套的MICA系統被取消後）[3][4]:17-37。他於11月開始了新的系統開發[4]:38[5]。

該作業系統最初計劃作為OS/2的更新版本開發的，微軟和IBM希望OS/2可以接替MS-DOS[6]:43-44，但是他們並沒有成功，該作業系統的設計目標是時期可以用於不同的處理器平台，並能夠支持多處理器系統，這在當時是十分領先的想法，幾乎很少有作業系統能夠做到[4]:33[6]:2[7]。為了能夠面向企業市場，此系統還要能夠支持網絡、POSIX標準以及符合TCSEC標準的安全平台，這就要求作業系統必須是一個具有權限分配管理及安全審計功能的多用戶作業系統[8]。

在當時，無論是微軟還是IBM都急於開發一種能夠吸引企業客戶的作業系統，這便意味著需要更高的安全性、可靠性、數據處理能力及網絡功能，不僅如此，微軟還希望在其他的計算機平台上奪取UNIX的市場份額，所以他們需要一種比OS/2更便於移植遷移的系統。

為此，微軟開始開發針對於非x86處理器的全新作業系統，此系統基於英特爾i860晶片（英語：Inter i860）開發，為了與晶片的代號「N10」相呼應，微軟將他們的作業系統命名為NT OS/2[9]。然而DEC卻先發制人對微軟提起訴訟，聲稱他們竊取了MICA的代碼用於此系統，所有在最終的庭外和解中，微軟被迫同意使新系統能夠與DEC的Alpha處理器兼容[5]。

最初開發團隊估計新系統將在18個月內完成開發工作，到1989年4月，NT OS/2的內核便已經可以在i860平台上進行測試運行了。但是開發團隊最終確認i860晶片並不適合該項目，於是從12月開始，他們便將NT OS/2移植到MIPS的R3000處理器上，他們用了三個月完成了這項任務[9]。微軟高級主管保羅·馬里茨（Paul Maritz）的目標是1992年的發布日期，但開發進度尚不確定。該公司急於讓那些猜測NT要到1994年才會上市的反對者閉嘴，並計劃在1990年的COMDEX上展示這款新的作業系統[6]:84-85。

Windows NT階段

1990年5月，微軟發布了基於MS-DOS的Windows 3.0桌面作業系統，然而這卻影響到了微軟與IBM的合作關係，當時IBM希望微軟能夠更專注於OS/2的開發工作，而對微軟而言，因為Windows 3.0市場反應良好，他們更希望繼續NT系列的系統開發[4]:100。由於Windows 3.0和OS/2的不確定性，使用戶及軟體開發人員難以在這兩者之間抉擇，微軟也沒有如此龐大的資源支持兩個系統的並行開發，所以微軟必須從中做出選擇[6]:98-99[10]:66。最終，在1990年8月，作為對Windows 3.0市場反響成功的回應，NT OS/2團隊決定重新設計作業系統從而使用Windows API接口（即Win32），Win32保留了對Win16API的支持，使開發人員能夠輕鬆的適配，並保留了對現有軟體的兼容性[11]:1。與此同時，系統的GUI界面也從OS/2的PM(Presentation Manager）變為Windows的PM(Program Manager）[4]:102-105。

由於這些改變，NT並未在1990年的計算機經銷商博覽會面世[4]:102，所以當時公眾和IBM均不知道NT OS/2已經轉變成了Windows NT[4]:108，雖然在IBM於1991年1月得知了微軟的Windows NT計劃並全面終止與其的合作之前，IBM和微軟已經變更了他們的合作關係使OS/2由雙方輪流開發而並非最早的共同開發[12]:8，但是顯然自此之後IBM將獨立開發OS/2 2.0（修訂版）以及之後的全部版本，微軟不再參與[6]:108-109[11]。

1991年10月，Windows NT系統在計算機經銷商博覽會首次公開亮相，為了確保在Windows NT正式發布時能有相關的軟體可用，微軟還向出席博覽會的開發人員分發了32位軟體的開發工具[4]:165[13]:1[14]，這次展示獲得了許多積極反響。1992年3月，微軟還發布了Win32s，這將允許Windows 3.1與Windows NT程序部分兼容，以便開發針對該平台優化的軟體[15]。

在1992年6月的微軟Win32專業開發者大會上，Windows NT展示了其在x86和MIPS處理器上運行的能力，同時還發布了Windows NT的測試版與更新的開發工具包[16]。同時，微軟也同時宣布了SQL Server產品的新版本用於Windows NT，UNIX供應商擔心該軟體會影響UNIX系統的市場份額[17][18]，但是人們對於NT系統的內存需求並不樂觀，當時大多數電腦僅有4MB的內存，然而NT的建議內存則達到了16MB。當時內存的成本高昂使許多評論家擔心Windows NT的硬體要求過高會影響其銷售份額和市場占有，建議其採取措施通過諸如分頁文件等方式來減少內存使用量[6]:227-249。

微軟於1992年10月發布了Windows NT的首個公開測試版，在一個月後的計算機經銷商博覽會上，舉行了一場關於Windows NT第三方軟體的演示[19][20][21]。NT的最終預發布版本在1993年3月發布，雖然他的穩定性和性能均有所提高，但人們依然擔心該系統在發布時可能依然沒有完成，或者將會推遲到1993年後發布[22][23]。

發布

在1993年7月26日，微軟終於發布了Windows NT 3.1的桌面版本和伺服器版本（使其與windows 3.1的命名方式保持一致）[4]:300，起初只發布了x86和MIPS的版本，DEC的Alpha兼容版本於9月才推出[9][24]，桌面版的NT 3.1售價為495美金，伺服器版本則為1495美金，雖然伺服器的價格可能只是開始半年的銷售優惠價，但其實微軟從未按照其宣布的2995美金來進行銷售[25][26]。

自從1988年11月開始，到發布時，總共有超過250名程式設計師[27]為其編寫了近560萬行代碼[4]:290，整個開發成本超過1.5萬億美金[4]:307，在開發的最後一年裡，開發團隊修復了超過3萬個漏洞[4]:300。

在產品的整個生命周期中，微軟發布了三個服務包：第一個服務包於1993年10月8日發布，第二個於1994年1月24日發布，而在1994年10月29日發布了最後一個服務包。Microsoft於2000年12月31日終止了對其的支持。而對於RTM（不帶服務包）版本的支持已於1994年1月8日結束。其第一個服務包的支持於1994年4月24日結束，最後，而第二個的支持則於1995年1月29日結束，距離正式發布僅1年。

Windows NT 3.1已本地化為各種語言。除英語外，它還提供荷蘭語、法語、德語、日語、西班牙語和瑞典語版本。此外，桌面版系統相對於伺服器版本還額外支持丹麥語、芬蘭語、義大利語、挪威語和葡萄牙語[28]。

系統目標

卡特勒為Windows NT設置三個主要目標，第一是可移植性、第二是可靠性、而第三則是兼容性，為了滿足和達成這三個主要目標，工程師花費了巨大的精力。

可移植性

與以前的作業系統相比，NT應該能夠在多種架構體系上運行[4]:53，而為了實現這一目標，作業系統的大部分內容，特別是系統核心都是使用C語言編寫的[29]，這就導致於柒內存消耗要明顯高於之前的任何一個作業系統[4]:55，除了圖形界面和部分網絡系統的代碼是採用C++編寫的外，只有作業系統的硬體驅動程序及部分關鍵功能使用了彙編語言。而它們都是完全獨立的，因此在新架構的移植上就變得異常的簡單和容易[6]:89。

可靠性

系統不應再因為應用程式或硬體的崩潰而出現故障[6]:9，作業系統應對關鍵程序提供足夠的冗餘保護[4]:54。為了實現這一目標，NT的架構被設計為內核隔離的方式，使應用程式無法直接對其進行訪問[4]:56，各種組件都模塊化的運作於內核之上，可靠性當然也包括了安全性[6]:9，系統為每一個用戶創建單獨帳戶，為每個帳戶分配特定權限從而阻止用戶訪問未經授權的文檔[6]:157-158。而虛擬內存管理則旨在阻止惡意軟體或用戶對於物理內存的直接訪問[6]:10。

兼容性

系統不應該是個全封閉的體系，應該可以運行為其他系統所開發的應用程式，如Windows、MS-DOS和OS/2等[4]:54，而為了實現這一目標，NT的API方便各類軟體及程序開發人員進行接口的對接及再編譯，使各類程序都方便添加新的功能、樣式等，從而快速增加適配軟體[6]:6，此舉亦或增加市場份額。

儘管存在這些目標，但得益於結構化的代碼，使其能夠高效的滿足上述目標，並通過各種優化手段使其流暢運行[6]:12，Windows NT被設計為一個網絡作業系統，Novell的NetWare一直是這個領域的領導者，微軟也從未能開發出一款產品來挑戰其領先地位，卡特勒希望憑藉這個全新可靠的網絡作業系統獲得更多的用戶[4]:65，而蓋茨雖然憑藉MS-DOS和Windows主導了桌面作業系統，但他仍然希望藉助NT系統在伺服器領域再創輝煌[4]:3:151。

特徵

構建

雖然Windows NT 3.1和Windows 3.1在外觀上保持一致，但他們在內部卻毫無關係，NT不是基於DOS所開發的，他是一個全新的獨立的32位作業系統，在開發過程中，卡特勒採用了許多之前在VMS中的先進概念[29]，例如模塊化的結構[6]:20、將系統資源視為對象、通過句柄訪問等，通過這些方法來保護他們免受未經授權的訪問[6]:22-23。

此系統在開發之初就是為了多任務所開發的，所以他能夠支持利用多個執行緒並行多個進程[6]:92-94，使用多核處理器使整個運算量平均分攤到多個核心[6]:24，Windows NT 3.1基於網絡引入了遠程過程調用（即RPC）和網絡動態數據交換（NetDDE，DDE的拓展功能）促進了不同計算機上的進程之間訪問及數據交換的能力[30]。

該系統使用了現在被稱為混合內核的內核元素[6]:20[31][32]，通過硬體抽象層將系統本身與硬體隔離，方便系統對其他平台的移植[6]:30，運行內核只包含了非常基本的功能，而其他所有的系統核心功能均為模塊化設計開發[6]:20，它們彼此獨立，使其方便互換而不影響其餘部分[6]:28。


位於系統核心上層的是子系統，子系統有兩種類型，集成子系統和環境子系統，集成子系統例如安全子系統，用於處理登陸過程並件事系統安全性，而環境子系統通過應用程式編程接口將作業系統的功能公開給應用程式[6]:27，無論是硬體設備的接口還是POSIX兼容的應用程式，亦或是基於命令行運行的OS/2應用程式[33]。

虛擬DOS機器（VDM）有時也被視為一個子系統，但嚴格來說，它只是一個普通的32位Windows應用程式。VDM用來管理最初為DOS所開發的應用程式，它允許16位的應用程式運行在NT系統之上，大部分上述程序能夠在NT系統上運行，但是部分需要直接訪問硬體或需要使用VxD文件的程序無法與NT系統一起使用[34][35]，為了兼容性考慮，雖然純DOS程序能夠在其單獨的內存空間中運行，當時所有16位的應用程式都必須共享一個內存空間，這就意味著16位Windows應用程式只能在協作多任務處理中運行。有故障的16位Windows應用程式以這種方式導致所有其他16位Windows應用程式崩潰[33]。

系統

Windows NT 3.1提供了一個名為NTLDR的啟動管理器，該管理器在基於x86的計算機上啟動作業系統的過程中加載。它允許Windows NT 3.1以及MS-DOS和OS/2 1.x的多個實例的多重引導設置[36]，NTLDR不用於RISC版本，因為RISC計算機的固件提供了自己的引導管理器[37]。

在Windows NT 3.1啟動後，每個用戶都必須通過按組合鍵Ctrl+Alt+Del並輸入用戶名和密碼來登錄計算機。所有用戶都有自己的用戶帳戶，並且特定於用戶的設置（如程序管理器組）為每個用戶單獨存儲。可以為用戶分配特定權限，例如更改系統時間的權限或關閉計算機的權限。為了便於管理用戶帳戶，還可以對多個用戶帳戶進行分組，並為用戶組分配權限[33]。

Windows NT 3.1開始引入了新的NTFS文件系統。這種新的文件系統對硬體故障[6]:10具有更強的抵抗力，並允許在文件系統級別為用戶或組分配讀寫權限[33]。NTFS支持長文件名[33]，並具有適應POSIX應用程式（如硬連結）的功能[6]:39。出於兼容性原因，Windows NT 3.1還支持FAT16以及OS/2的文件系統HPFS[33]，但不支持FAT文件系統（VFAT）上的長文件名。這是在Windows NT 3.5中才添加的功能。

Windows NT 3.1支持多種網絡協議。除了IPX/SPX和NetBEUI之外，還支持TCP/IP協議，允許訪問Internet。與Windows工作組版類似，可以共享文件和印表機，並且可以通過網絡編輯這些資源的訪問權限和配置。安裝網絡印表機後，所需的驅動程序將自動通過網絡傳輸，無需為每台計算機手動安裝驅動程序。遠程訪問服務（RAS）允許網絡外部的客戶端使用數據機、ISDN或X.25連接到網絡並訪問其資源。雖然工作站一次允許一個RAS連接，但伺服器支持64個[33]。

Windows NT 3.1支持當時新的Unicode標準，該標準允許顯示多種語言的字符集。這有助於作業系統的本地化[38]。所有字符串，以及文件和文件夾名稱，都在內部以Unicode處理[6]:43，但包含的程序，如文件管理器，無法識別Unicode[39]，因此無法訪問包含Unicode字符的文件夾[40]。

Windows 3.1引入的Windows註冊表，旨在允許通過網絡配置計算機[4]:251並替換常用的基於文本的配置文件，如INI文件、AUTOEXEC.BAT和CONFIG.SYS[6]:327。用戶可以查看和編輯Windows註冊表[33]。

高級伺服器旨在管理工作站計算機。它可以用作域控制器，其中存儲了所有用戶和組以及他們的權限。這樣，用戶可以從網絡中的任何計算機登錄，並且可以在伺服器上集中管理用戶。可以與其他域建立信任關係，以便能夠跨域交換數據。使用複製服務，像登錄腳本這樣的文件可以在網絡上的所有計算機上同步。Advanced Server支持AppleTalk協議，以允許連接到Macintosh計算機。在Windows NT 3.1 Advanced Server中，硬碟可以合併為RAID，支持的配置包括RAID 0、RAID 1和RAID 5[33]。

Windows NT 3.1 可以使用CD-ROM和提供的啟動盤進行安裝，也可以使用一套22張3.5英寸軟盤（高級伺服器為 23 張軟盤）。Windows NT 3.1也可以通過網絡安裝。 附帶一張優惠券，可以訂購一套27張5.25英寸軟盤（或28張高級伺服器軟盤）[41]。與軟盤相比，CD-ROM包含額外的驅動程序和應用程式。

硬體要求

Windows NT 3.1支持多種平台：除了Intel x86架構外，還支持DEC Alpha和MIPS（R4000和R4400）處理器[42]。

x86架構上的系統最低硬體要求包括25 MHz 80386處理器，12 MB的內存，75 MB的硬碟空間和VGA顯卡。RISC架構（包括DEC Alpha和MIPS處理器）上的系統需要16 MB的內存，92 MB的硬碟空間和一個CD-ROM驅動器[43]。

Advanced Server版需要一個80386處理器，16 MB的內存，90 MB的硬碟空間。在RISC架構上則需要110 MB的硬碟空間[44]。

Windows NT 3.1支持雙處理器系統，而Advanced Server版最多支持四個處理器。由於處理器檢測程序中的錯誤，Windows NT 3.1無法安裝在Pentium II或更新的處理器上。微軟未解決過該問題，但有非官方補丁可用[43]。

總結

Windows NT 3.1在第一年就售出了大約30萬份[45]。當時認為硬體要求非常高：具有16MB內存的486處理器的推薦系統要求遠高於普通計算機的配置[34]， 而且作業系統使用速度太慢[46]。 可以使用Windows NT 3.1功能的32位應用程式非常稀缺[47][48][49]，因此用戶不得不求助於舊的16位應用程式。但是，這些運行速度卻又比在Windows 3.1上慢。據估計，1993年11月只有150個Windows NT應用程式[50]。 常見類型的軟體（如辦公套件）不適用於Windows NT 3.1[34]。在作業系統開發過程中，API調用發生了變化，因此在1992年Windows NT 3.1的預發布版本上構建的32位應用程式無法在最終版本上運行。這影響了Microsoft Visual C++ 1.0和Microsoft Fortran PowerStation等軟體[51]。

使用Windows NT 3.1的RISC系統有一個更大的缺點：儘管它們比x86系統更強大[30]但幾乎沒有32位應用程式或驅動程序被移植到這些平台上[45]。 由於80286仿真，16位應用程式在RISC系統下的運行速度要慢得多，而x86系統可以本地運行16位應用程式[30]， 但依賴於386調用的DOS和16位應用程式根本無法在RISC系統上運行。

然而，並非所有的接收都是負面的：作業系統的多任務處理能力得到了積極的評價，特別是與Windows 3.1相比[33]。與作業系統的大小相比，儘管從軟盤安裝是一項非常耗時的任務，但安裝變得非常容易[52]。Advanced Server旨在成為不成功的LAN Manager產品的繼任者，在技術上比其前身要優越得多，只是因為它與工作站附件存在相同的問題而未能獲得成功，例如運行16位應用程式的性能低下[53]。高級伺服器為大型網絡提供了財務優勢，因為它的價格不依賴於客戶端的數量，這與其競爭對手Novell NetWare不同[44]。

藉助 Windows NT，微軟進入了一個以前無法解決的市場，該市場主要由Unix、Novell NetWare和OS/2主導[54]。1993年11月，《InfoWorld》雜誌進行了一項測試，測試了幾種作業系統的網絡功能，結果顯示Windows NT 3.1嚴重缺乏客戶端間通信：它只能通過NetBEUI連接到自己的伺服器;嘗試連接到Unix、NetWare和OS/2都失敗了，因為沒有可用的客戶端軟體。對於高級伺服器，只有他們自己的客戶端，Macintosh，以及OS/2（如果只是有限的）能夠連接到伺服器[55]。

儘管作業系統的實際成功只是適度的，但它產生了巨大的持久影響。Unix派生的開發者首次努力標準化他們的作業系統，Novell非常擔心其市場份額，以至於它收購了Unix供應商[4]:303。微處理器製造商希望利用新作業系統的可移植性來增加自己的銷售額[4]:303，因此，Windows NT 的埠被宣布用於各種平台，如 Sun SPARC 架構[56]和Clipper架構[57]。人們認識到，一旦硬體變得足夠強大，以可接受的速度運行作業系統，Windows NT就會在桌面市場上占據主導地位[58]。八年後，微軟將面向消費者的Windows系列（一直基於MS-DOS）與NT系列與2001年10月發布的Windows XP統一起來，這是第一個使用NT架構的面向消費者的Windows版本[59]。


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