Как узнать время работы операционной системы Windows?

Наверное, многие пользователи сталкивались с тем, что со временем операционная система начинает загружаться всё медленнее. Чем больше программ и различных приложений установлено на компьютере, тем дольше система грузится. Более того, время отклика системы на действия пользователя напрямую зависит от количества и качества установленных приложений. Объясняется это тем, что многие приложения не только занимают место на диске, но и заносят информацию о себе в различные реестры операционной системы. При этом неважно, будут ли это записи об ассоциации конкретных файлов с этим приложением, автозапуск некоторых модулей либо другая информация, так как при загрузке ОС все эти данные так или иначе проверяются и повторно записываются в реестре ОС. Соответственно чем больше таких записей, тем дольше грузится операционная система, поскольку реестр, как и любая другая база данных, с увеличением хранимой в нем информации, а также расширением структуры данных медленнее отзывается на любые запросы. Наилучшим способом решения данной проблемы является одно популярное, но в то же время сложное для многих пользователей действие — удаление и новая установка операционной системы. Очищение реестра с помощью специальных программ во многих случаях может дать отрицательный результат: не только нарушится целостность тех или иных программ, но и может стать неработоспособной операционная система.
В этой статье мы не будем рассматривать приемы по ускорению загрузки операционной системы — наша задача состоит в том, чтобы проанализировать, каким образом можно оценить время ее загрузки. Попробуем разобраться, как определить время загрузки системы на базе операционных систем Windows Vista и Windows 7.

В новой платформе значительно улучшена скорость загрузки операционной системы по сравнению с более ранними версиями Windows NT на базе операционных систем Windows 2000 и XP. Эти технологии обычно направлены на загрузку операционной системы из спящего или гибернационного режима, а не на холодный старт. Учитывая, что многие пользователи не полностью выключают или переводят свои компьютеры в спящий режим, это имеет смысл. Для измерения времени загрузки операционной системы следует использовать только холодный старт, поскольку в спящем или гибернационном режиме ОС будет находиться в другом состоянии. Установите требование для спящего режима, которое обеспечит одинаковое время загрузки системы. После включения компьютера будет изучено время загрузки системы. Microsoft выпустит новую технологию загрузки, сочетающую спящий режим и обычную работу. Для того чтобы понять, как загружается и выключается операционная система Windows 7.

Закрытие системы (исключение):

1. Пользователь с помощью кнопки выключения или нажатием кнопки выключения системного блока активирует API-функцию ExitWindowsEx(); если выключение происходит через любое приложение, выполняется API-функция InitiateShutdown();
2. Операционная система посылает команду всем запущенным приложениям, указывая, что система выключается и что им следует как можно скорее сохранить текущие данные. В свою очередь, приложения могут задержать процесс выключения, включив механизм дополнительного распределения времени для выключения приложений;
3. После успешного выключения приложения или принудительного выключения система закрывает все пользовательские сессии на компьютере;
4. Существующие службы операционной системы останавливаются. В этот момент некоторые службы останавливаются в определенном порядке, так как они зависят друг от друга. Остальные службы останавливаются в нескольких потоках одновременно. Если служба не отвечает, система принудительно останавливает ее;
5. После остановки всех служб Windows посылает команду остановки всем устройствам, поддерживающим автоматическое выключение;
6. Система закрывает главный системный сеанс (у него есть еще одно название — сеанс 0), проверяет целостность пользовательских и системных данных, сохраненных на диске, а затем посылает сигнал через интерфейс ACPI для полного выключения компьютера.

В целом, процесс перезапуска выглядит примерно так же, как и в случае служебных команд. Режимы сна и гибернации отличаются от процесса выключения/перезапуска системы. Режим сна подразумевает мгновенное завершение работы всей системы (приложений и служб) или перевод компьютера в состояние пониженного энергопотребления. В спящем режиме содержимое оперативной памяти записывается на энергонезависимое устройство (жесткий диск), и компьютер выключается. При следующем включении компьютера содержимое оперативной памяти восстанавливается из копии на диске — таким образом, пользователь может продолжить работу с того же места (запущенные приложения и несохраненные документы остаются). Следует также отметить, что в Windows Vista появилась дополнительная функция — гибридная гибернация. Если компьютер был отключен от сети или пропало питание, ОС восстанавливается с диска.

При холодном запуске операционной системы происходит следующее:

1. При нажатии кнопки питания запускается BIOS компьютера и тестирует основные компоненты компьютера — POST (Power-On Self Test). Это определяет физический диск, с которого будет загружена операционная система;
2. BIOS считывает информацию из MBR (Master Boot Record) и таким образом запускает Bootmgr.exe, который в свою очередь ищет загрузчик Windows (Winload.exe) на диске и запускает его;
3. Загрузчик инициирует загрузку первичных драйверов для дальнейшей загрузки операционной системы и процесса службы менеджера сессий (Smss.exe);
4. Загрузка Smss. exe и представляет собой загрузку основного сеанса системы (сеанс 0), когда все драйверы, службы и другие компоненты операционной системы загружены;
5. После успешного запуска основного сеанса загружает диспетчер окон и групповые политики для локального компьютера и домена, а также запускает основной сеанс пользователя (User session) с помощью службы Winlogon.exe после входа в систему;
6. Начинает загрузку рабочего стола пользователя и запускает все приложения, помеченные для автоматического запуска.

Компания Microsoft дополнила Windows 8 функцией быстрого запуска, которая сочетает в себе спящий режим и полное выключение системы. Большинство пользователей ноутбуков и настольных компьютеров по-прежнему не полностью выключают и не открывают компьютер, согласно анализу их поведения. Некоторые избегают использования спящего режима в целях экономии энергии, другие — из страха перед словом и самим процессом. Этим критериям отвечает новая функция Fast System Boot в Windows 8, которая работает, как показано на рис. 2) При выключении питания операционная система полностью завершает сеанс пользователя. В спящем режиме на диске сохраняется основная сессия системы (сессия 0), которая сохраняет моментальный снимок состояния ее служб и приложений. После этого потребление энергии сводится к нулю, так как компьютер полностью выключается. Важно отметить, что не все системные сессии переходят в спящий режим; после того как пользователь удаляет или добавляет новые драйверы, некоторые драйверы устройств могут продолжать работать как прежде. Однако, поскольку на системную сессию изменения пользователя практически не влияют, а большая часть данных, хранящихся в оперативной памяти этой сессии, остается неизменной от перезагрузки к перезагрузке, такой подход может оказаться более эффективным. До 70% общего времени загрузки можно сократить за счет динамической загрузки ядра системы. Отдельную статью об этой технологии можно найти на сайте Microsoft Developer Network (msdn.com): Когда Windows 8 выйдет в октябре этого года, мы сможем оценить, насколько хорошо работает эта технология.

Изображение 1. Почему Windows 8 запускается так быстро?

В Интернете существует множество способов узнать, когда загружается операционная система. Такая необходимость может возникнуть по самым разным причинам, включая практические, спортивный интерес или желание иметь что-то для демонстрации друзьям.

Рассмотрим основные методы получения данных о времени запуска системы. В качестве первого метода используйте секундомер, который можно найти в любых электронных часах или телефоне. Этот фундаментальный метод измерения является простым. Обычно самый простой подход является самым точным, но этот подход имеет значительную погрешность измерения. Поэтому его следует использовать только в том случае, если результаты не являются абсолютно точными.

Второй способ заключается в изучении инструментов мониторинга производительности и встроенных счетчиков. Для расчета времени загрузки операционной системы необходимо открыть специальную оснастку Просмотр информации о производительности в журнале событий. Счетчики и инструменты производительности находятся в разделе Система — Панель управления — Система.

В этом журнале содержится весь журнал загрузки операционной системы. Каждое событие имеет отличительный код, который может быть использован для его идентификации. Эти системные коды содержатся в данном журнале.

• Код 100 — общее время загрузки;
• Коды 101-199 — устройства, сервисы и приложения, испытывающие задержки при запуске;
• Код 200 — общее время до завершения;
• Коды 201-299 — устройства, сервисы и приложения, испытывающие задержки при завершении.

Этот журнал содержит информацию о загрузке системы, хотя и не сразу после запуска. Бывают случаи, когда в журнале отсутствуют данные о недавно загруженной операционной системе. В результате необходимо подождать несколько минут или примерно 30 минут.

Подробное описание и информацию о загрузке можно найти в описании каждого события. Журнал содержит только данные с точностью до миллисекунды. Вы можете просмотреть соответствующие данные для конкретных этапов погрузки в событии с помощью кода 100:

• MainPathBootTime — время появления рабочего стола, включая все критические службы и драйверы, необходимые для работы основной системы;
• BootKernelInitTime — инициализация ядра;
• BootDriverInitTime — инициализация драйвера;
• BootDevicesInitTime — инициализация оборудования;
• BootSmssInitTime — инициализация диспетчера сеансов;
• BootPostBootTime — время для запуска всех некритических служб. ботинок.

В этом случае можно диагностировать время загрузки только основных элементов системы, но не пользовательских программ. Следуя этим данным, невозможно точно определить время загрузки всей операционной системы — от запуска до момента запуска рабочего стола пользователя.

Использование сторонних инструментов — это третий способ определения времени загрузки операционной системы. Эти программы часто доступны в Интернете. Все они бесплатны и очень просты. Некоторые из них могут оптимизировать процессы загрузки Windows, что позволяет немного ускорить запуск операционной системы. Однако счетчики производительности, упомянутые во втором способе, являются основой большинства этих программ. Вот что они делают. В операционных системах отсутствуют какие-либо дополнительные функции, которые можно было бы использовать для прогнозирования времени, необходимого для полной загрузки.

Четвертый вариант — использовать Windows Performance Analysis Tools (WPT), специализированное программное обеспечение от Microsoft. Xbootmgr, Xperf и Xferf. Программа используется для оценки производительности загрузки системы и входит в состав серверной операционной системы Windows 2008 R2. Вы можете быстро узнать, сколько времени требуется для загрузки каждого компонента основного сеанса операционной системы, выполнив поиск по имени и описанию команды. Вы также можете узнать о любых ошибках или задержках запуска, которые могли произойти. К сожалению, эти инструменты не могут точно определить, сколько времени потребовалось системе и всем связанным с ней приложениям для полной загрузки.

Читатель, вероятно, задастся вопросом, почему описанные здесь методы фокусируются на времени запуска системы до процесса инициализации рабочего стола пользователя. В данном случае для того, чтобы оценить время загрузки отдельного ПК с целью определения времени отладки отдельных пользовательских приложений в режиме «ожидания» (например, при запуске приложения). Например, при использовании чистой операционной системы скорость загрузки двух разных компьютеров с аналогичной конфигурацией и одинаковым типом SSD или HDD в большинстве случаев будет примерно одинаковой. Если вы хотите оценить преимущества использования того или иного накопителя, сначала необходимо сымитировать его. Более того, для пользователя важнее получить универсальное средство определения времени загрузки операционной системы.

Изучив дополнительные методы, мы пришли к выводу, что использование специализированного приложения — единственный способ оценить время загрузки операционной системы. Хотя идея отзывчивости системы после запуска несколько туманна, ее все же можно более точно оценить с помощью программного метода. В некоторых случаях пользователь видит свой рабочий стол, но не открывает никаких программ в течение целого дня. Система продолжает загружать приложения и элементы приложений в автозагрузке, что и происходит. Когда система полностью готова к действиям пользователя и как это можно определить? По загрузке процессора и системного диска можно определить готовность системы к работе. Но сначала давайте рассмотрим процедуру автоматического запуска приложений во время сеанса пользователя.

Автоматическая загрузка приложений включает в себя несколько этапов в операционных системах Windows Vista и 7. В ветках ОС об автоматической загрузке приложений есть следующие три главные записи

• “HKLMSOFTWAREMicrosoftWindowsCurrentVersionRun”;
• “HKCUSoftwareMicrosoftWindowsCurrentVersionRun”;
• “HKLMSOFTWAREWow6432NodeMicrosoftWindowsCurrentVersionRun” (только для 64-битной версии ОС).

Кроме того, папка Autorun содержит символические ссылки, позволяющие автоматически запускать приложения при запуске системы:

Где%USERNAME — имя текущего пользователя системы, а%SystemDrive% — переменная системного диска.

Благодаря этим компонентам автозагрузки вирусописатели часто используют скрытые возможности. После активации сеанса пользователя все автозагружаемые приложения загружаются автоматически. Какой элемент из вышеупомянутого списка окажется первым, неизвестно. Однако в результате проведенного нами расследования мы смогли определить, что это приложение, как и все остальные из приведенного ниже списка, запускаются с разницей в несколько микросекунд.

Сначала определим, как ускорить запуск операционной системы. В BIOS нет возможности засечь время запуска. К счастью, компания Microsoft включила в свои операционные системы таймер запуска, который запускается непосредственно перед началом основного сеанса работы системы. Параметр времени запуска известен как System Boot Time в английской версии операционной системы. В русском переводе он обозначается как System Boot Time. С помощью командной строки от имени администратора команд можно получить информацию на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Команда ОС для русского языка

Рис. 3. Команда ОС для английского языка

Когда речь идет о времени запуска операционной системы, все достаточно просто. Однако выяснить, когда операционная система будет готова к действиям пользователя, гораздо сложнее. Оценка того, когда операционная система будет готова к работе, ненадежна. Можно определить только момент, когда операционная система переходит в «режим ожидания» и перестает запускать приложения с автозагрузкой. В режиме ожидания приложения не могут взаимодействовать с жестким диском. В этом случае нагрузка на процессор составляет более 5%. Специальные счетчики используются операционными системами на базе Windows для оценки производительности процессора и дискового массива.

Специальная оснастка может быть использована для отображения информации о загрузке процессора и диска, как это происходит сейчас у обычного пользователя. Системный монитор — так называется эта оснастка (рис. 4), которая находится в разделе «Все элементы панели управления» в панели управления. При открытии системного монитора пользователь изначально видит общую загрузку процессора. Счетчик загрузки любого диска можно добавить в компьютер с помощью команды Add Physical Disk Counters. Изучив эти счетчики, можно точно определить момент загрузки за длительный период времени. За исключением приложений, все службы и программы автозапуска были успешно запущены пользователем. В дополнение к оснастке, описанной в данном руководстве, счетчики производительности можно также получить, выполнив специальные запросы к базе данных Windows Management Instruments (WMI). Платформа Microsoft использует WMI, инструмент управления Windows, для централизации и отслеживания производительности различных компонентов компьютерной инфраструктуры. Доступ к нему можно получить с помощью запросов на языке VBA или других подобных систем, и он содержит огромное количество информации о состоянии компьютера.

Изображение 4. Системный блок в комплекте системного монитора

В следующей статье будет рассчитано время загрузки операционной системы для носителей, установленных на SSD и HDD. Однако заметим, что полное время загрузки операционной системы точно определить невозможно. Для получения этих данных можно использовать только текущий процессор компьютера, дисковую подсистему и, в некоторых случаях, сетевые адаптеры.

Комплекс 05’2022