윈도우 NT

1. 개요

윈도우 NT는 1988년에 개발이 시작되어 1993년에 첫 버전이 출시된 마이크로소프트의 운영 체제 제품군이다. 하드웨어 및 소프트웨어 이식성을 목표로 개발되었으며, 다양한 프로세서 아키텍처를 지원했다. 1990년대 후반 윈도우 9x 계열과의 통합을 거쳐 현재 윈도우 11까지 다양한 버전이 출시되었다. Windows NT는 사용자 모드와 커널 모드로 구성된 계층형 아키텍처를 사용하며, 파일, 함수, 역할 등 개체별 접근 제어 목록을 지원하여 시스템 보안을 강화했다. 또한, 다양한 에디션으로 출시되어 사용자의 요구에 맞춰 제공되었다.

2. 연혁 및 버전

1988년 개발팀이 처음 구성되어, 1993년에 첫 버전인 윈도우 NT 3.1 및 윈도우 NT Advanced Server 3.1이 출시되었다. 1994년 9월에는 코드네임 '데이토나'로 알려진 윈도우 NT 3.5가 워크스테이션 및 서버 버전으로 출시되었다. 1995년에는 윈도우 NT 3.51이 출시되었고, 1996년에는 윈도우 95 스타일의 GUI를 채택한 윈도우 NT 4.0이 출시되었다.

2000년에는 윈도우 2000(NT 5.0)이 출시되면서 제품명에서 'NT'가 제거되었다. 2001년에는 윈도우 XP(NT 5.1)가 출시되어 9x 계열과 NT 계열이 통합되었다. 이후 2003년 윈도우 서버 2003(NT 5.2), 2007년 윈도우 비스타(NT 6.0), 2009년 윈도우 7(NT 6.1), 2012년 윈도우 8(NT 6.2), 2013년 윈도우 8.1(NT 6.3), 2015년 윈도우 10(NT 10.0), 2021년 윈도우 11(NT 10.0)이 출시되었다.

Windows NT 3.1부터 3.51까지는 Windows 3.1 계열의 프로그램 관리자와 파일 관리자를 통합했다. Windows NT 4.0부터는 Windows 95에 등장했던 Windows 탐색기(작업 표시줄 및 시작 메뉴 포함)로 대체되었다.

NT 버전 번호는 마케팅 목적으로는 잘 사용되지 않지만, 내부적으로는 운영 체제 코어의 변경 정도를 반영한다. Windows Vista 이후 주 버전 번호는 6으로 유지되었으나, Windows 10에서 10으로 변경되었다.

IBM과 공동 개발하던 OS/2 버전 2의 차기 버전을 Windows NT로 명명하고, IBM과는 별도로 제품을 개발하게 되었다. 첫 번째 버전은 3.1이며, Windows 3.1과의 호환성을 위해 Windows NT의 첫 번째 버전도 3.1로 출시했다.

2.1. 주요 버전

1988년 개발팀이 처음 구성되어, 1993년에 첫 버전인 윈도우 NT 3.1 및 윈도우 NT Advanced Server 3.1이 출시되었다. 1994년 9월에는 코드네임 '데이토나'로 알려진 윈도우 NT 3.5가 워크스테이션 및 서버 버전으로 출시되었다. 1995년에는 윈도우 NT 3.51이 출시되었고, 1996년에는 윈도우 95 스타일의 GUI를 채택한 윈도우 NT 4.0이 출시되었다.

2000년에는 윈도우 2000(NT 5.0)이 출시되면서 제품명에서 'NT'가 제거되었다. 2001년에는 윈도우 XP(NT 5.1)가 출시되어 9x 계열과 NT 계열이 통합되었다. 이후 2003년 윈도우 서버 2003(NT 5.2), 2007년 윈도우 비스타(NT 6.0), 2009년 윈도우 7(NT 6.1), 2012년 윈도우 8(NT 6.2), 2013년 윈도우 8.1(NT 6.3), 2015년 윈도우 10(NT 10.0), 2021년 윈도우 11(NT 10.0)이 출시되었다.

Windows NT 3.1부터 3.51까지는 Windows 3.1 계열의 프로그램 관리자와 파일 관리자를 통합했다. Windows NT 4.0부터는 Windows 95에 등장했던 Windows 탐색기(작업 표시줄 및 시작 메뉴 포함)로 대체되었다.

NT 버전 번호는 마케팅 목적으로는 잘 사용되지 않지만, 내부적으로는 운영 체제 코어의 변경 정도를 반영한다. Windows Vista 이후 주 버전 번호는 6으로 유지되었으나, Windows 10에서 10으로 변경되었다.

IBM과 공동 개발하던 OS/2 버전 2의 차기 버전을 Windows NT로 명명하고, IBM과는 별도로 제품을 개발하게 되었다. 첫 번째 버전은 3.1이며, Windows 3.1과의 호환성을 위해 Windows NT의 첫 번째 버전도 3.1로 출시했다.

3. 주요 특징

Windows NT는 하드웨어 및 소프트웨어 이식성을 주요 목표 중 하나로 삼고 개발되었다. 초기에는 IA-32, MIPS, DEC 알파 등 다양한 프로세서 아키텍처를 지원했으며, 이후 파워PC, 이트애니엄, x86-64, ARM도 지원했다. 광범위한 소프트웨어 호환성은 초기에는 Windows API, POSIX, 및 OS/2 API 등 여러 API "퍼스낼리티"를 지원하여 달성되었으나, OS/2 API와 POSIX는 Windows XP부터 단계적으로 제거되었다.

MS-DOS 및 16비트 Windows 응용 프로그램과의 호환성은 IA-32 아키텍처에서 DOS 가상 머신을 통해 부분적으로 제공되었으나, 다른 아키텍처에서는 이 기능을 사용할 수 없었다.

Windows NT는 사용자 공간과 커널 공간을 분리하여 시스템 안정성을 높였다. 슈퍼바이저 모드(x86의 링 0; Windows NT에서는 모든 플랫폼에서 "커널 모드"라고 함)에서 실행되는 코어 커널은 시스템 API를 제공하며, 자체 API를 가진 여러 사용자 공간 환경을 포함한다. 여기에는 새로운 Win32 환경, OS/2 1.3 텍스트 모드 환경 및 POSIX 환경이 포함된다. 선점형 멀티태스킹 커널은 실행 중인 작업을 중단하고 다른 작업을 스케줄링할 수 있어, 사용자 프로그램이 자발적으로 CPU 제어권을 포기하는 데 의존하지 않았다.

Windows NT는 파일, 함수 및 역할 등 개체별 접근 제어 목록을 지원하여 시스템 및 서비스에 다양한 보안 권한을 적용할 수 있도록 했다. 또한, NTFS를 통해 보안 및 안정성을 강화했다. Windows NT는 이전 OS/2 LAN Manager 네트워킹뿐만 아니라 TCP/IP 네트워킹도 지원했다.

Windows NT 4.0에서는 그래픽 처리 속도 향상을 위해 그래픽 관련 장치 드라이버를 커널 모드에서 동작하도록 변경했으나, Windows Vista에서 다시 사용자 모드로 변경되었다.

4. 아키텍처

윈도우 NT는 사용자 모드와 커널 모드로 구성된 계층형 설계 아키텍처를 사용한다. 사용자 모드의 프로그램과 하위 시스템은 액세스할 수 있는 시스템 리소스가 제한되지만, 커널 모드는 시스템 메모리와 외부 장치에 대한 제한 없는 접근 권한을 갖는다. 윈도우 NT 커널 모드는 컴퓨터의 하드웨어와 시스템 리소스에 대한 완전한 접근 권한을 가진다. Windows NT 커널은 하이브리드 커널이며, 아키텍처는 단순 커널, 하드웨어 추상화 계층(HAL), 드라이버 및 다양한 서비스(총칭하여 Executive)로 구성되며, 이 모두 커널 모드에 존재한다.

윈도우 NT의 부팅 프로세스는 Vista 이전 버전에서는 NTLDR로, Vista 이후 버전에서는 Windows 부팅 관리자로 시작된다. 부팅 로더는 부팅 드라이브의 파일 시스템에 접근하고, 커널을 시작하며, 부팅 시 장치 드라이버를 메모리에 로드하는 역할을 한다. 모든 부팅 및 시스템 드라이버가 로드되면 커널은 세션 관리자 하위 시스템을 시작한다. 이 프로세스는 사용자가 로그인할 수 있도록 winlogon을 실행한다. 사용자가 로그인하면 파일 탐색기가 시작되어 Windows NT의 그래픽 사용자 인터페이스를 로드한다.

윈도우 NT는 C와 C++어셈블리어가 사용되었다. C는 주로 커널 코드에 사용되는 반면, C++는 주로 사용자 모드 코드에 사용된다. 이식성을 저해하기 때문에 어셈블리어는 가능한 한 피한다.

5. 하드웨어 요구 사항

윈도우 NT의 각 버전별 최소 하드웨어 요구 사항은 CPU, RAM, 디스크 공간 등에서 차이가 있다. 초기 버전인 NT 3.1은 i386 25MHz CPU, 12MB RAM, 90MB 디스크 공간을 요구했다. 이후 버전이 올라가면서 요구 사양도 점차 증가했다.

6. 개발 과정

1988년 10월, 마이크로소프트는 OS/2 및 POSIX와 호환되고 다중 처리를 지원하는 이식 가능한 운영 체제를 개발하기로 결정했다. 1989년 11월 개발 초기에는 Windows NT는 OS/2 3.0으로 알려질 예정이었고, 이식성을 위해 Intel i860XR RISC 프로세서를 대상으로 개발을 시작하여, 이후 MIPS R3000, Intel i386으로 변경되었다.

Windows 3.0의 성공으로, 마이크로소프트는 NT OS/2의 API를 확장된 OS/2 API에서 확장된 Windows API로 변경하였고, 이는 마이크로소프트와 IBM의 협력 결렬을 야기했다. IBM은 OS/2 개발을 단독으로 진행했고, 마이크로소프트는 Windows NT 개발을 계속했다.

마이크로소프트는 Dave Cutler가 이끄는 디지털 장비사(Digital Equipment Corporation)의 개발자 그룹을 고용하여 Windows NT를 구축했으며, 설계의 많은 요소는 Cutler의 VMS, VAXELN 및 RSX-11, MICA 등 DEC의 이전 경험을 반영했다. Moshe Dunie를 포함한 해체된 OS/2 팀의 일부 멤버들이 이 팀에 합류했다.

Windows NT는 VMS와 메모리 관리, 프로세스, 스케줄링 등이 매우 유사하다. Windows NT의 프로세스 관리는 스레딩을 구현했다.

Windows NT 커널은 마이크로커널로 설계되었으며, 카네기 멜론 대학교의 Richard Rashid가 개발한 Mach 마이크로커널의 영향을 받았다. 커널과 실행기는 단일 모듈 ntoskrnl.exe로 링크된다. Windows NT 계열의 API는 "네이티브 API" 위에 서브시스템으로 구현되며, Windows NT는 UCS-2와 UTF-16을 사용한 최초의 운영 체제 중 하나였다.

7. 에디션

윈도우 NT는 다양한 에디션으로 출시되었다. 윈도우 NT 3.1은 워크스테이션과 어드밴스드 서버 에디션으로, 윈도우 NT 3.5와 3.51은 워크스테이션과 서버 에디션으로 출시되었다. 윈도우 NT 4.0은 워크스테이션, 서버, 서버 엔터프라이즈 에디션, 터미널 서버, 임베디드 에디션으로 출시되었다.

윈도우 2000은 프로페셔널, 서버, 어드밴스드 서버, 데이터센터 서버 에디션으로 출시되었다. 윈도우 XP는 홈, 프로페셔널, 64 비트, 미디어 센터, 태블릿 PC, 스타터, 임베디드, 홈 N, 프로페셔널 N 등 다양한 소비자용 에디션이 추가되었다. 윈도우 구형 PC를 위한 펀더멘털은 윈도우 XP를 기반으로 만들어졌다.

윈도우 서버 2003은 스탠다드, 엔터프라이즈, 데이터센터, 웹, 스토리지, 스몰 비즈니스 서버, 컴퓨트 클러스터 에디션으로 출시되었다. 윈도우 서버 2003 R2도 다양한 에디션으로 출시되었다. 윈도우 홈 서버는 가정용 서버 에디션이다.

윈도우 비스타는 스타터, 홈 베이직, 홈 프리미엄, 비즈니스, 엔터프라이즈, 얼티밋, 홈 베이직 N, 비즈니스 N 에디션으로 출시되었다. 윈도우 서버 2008은 스탠다드, 엔터프라이즈, 데이터센터, 웹, 스토리지, 스몰 비즈니스 서버 에디션으로 출시되었다.

윈도우 7은 스타터, 홈 베이직, 홈 프리미엄, 프로페셔널, 엔터프라이즈, 얼티밋 에디션으로 출시되었다. 윈도우 서버 2008 R2는 파운데이션, 스탠다드, 엔터프라이즈, 데이터센터, 웹 서버, HPC 서버, 아이테니엄 기반 시스템 에디션으로 출시되었다.

윈도우 8은 윈도우 8, 윈도우 8 프로, 윈도우 8 엔터프라이즈, 윈도우 RT 에디션으로 출시되었다. 윈도우 폰 8도 출시되었다. 윈도우 서버 2012는 파운데이션, 에센셜, 스탠다드, 데이터센터 에디션으로 출시되었다.

윈도우 8.1은 윈도우 8.1, 윈도우 8.1 프로, 윈도우 8.1 엔터프라이즈, 윈도우 RT 8.1 에디션으로 출시되었다. 윈도우 서버 2012 R2와 윈도우 폰 8.1도 출시되었다.

윈도우 10은 윈도우 10 홈, 윈도우 10 프로, 윈도우 10 엔터프라이즈, 윈도우 10 모바일, 윈도우 10 에듀케이션, 윈도우 10 모바일 엔터프라이즈, 윈도우 10 IoT 코어 에디션으로 출시되었다. 윈도우 11은 윈도우 11 홈, 윈도우 11 프로, 윈도우 11 엔터프라이즈, 윈도우 11 에듀케이션 에디션으로 출시되었다.

8. Windows NT 기반 시스템