Arbeitsspeicher und Leistung - PC
Werbung
Windows XP-Leistung (Engl. Originaltitel: Windows XP Performance) Betriebssystem Von Stuart Sechrest und Michael Fortin, Microsoft Corporation Veröffentlicht: Juni 2001 Zusammenfassung Microsoft® Windows® XP bietet eine ausgezeichnete Gesamtleistung, einschließlich kürzerer Start- und Wiederaufnahmezeiten sowie reaktionsschnellerer Anwendungen. In diesem Whitepaper werden zentrale Leistungsverbesserungen in Windows XP sowie einige Aspekte, die Sie bei der Bewertung der Systemkonfiguration berücksichtigen sollten, dargestellt. Folgende Hauptthemen werden behandelt: Arbeitsspeicher und Leistung Leistungsbewertung Startleistung Laufzeitleistung RAM-Optionen Bewertungsaspekte Einführung Microsoft® Windows® XP enthält zahlreiche neue Funktionen. Diese und eine ausgezeichnete Gesamtleistung, die kürzere Start- und Wiederaufnahmezeiten sowie reaktionsschnellere Anwendungen umfasst, bilden die Grundlage für zufrieden stellende Benutzererfahrungen. Für Computer, die die Hardwaremindestanforderungen von Microsoft erfüllen, ist Windows XP das leistungsfähigste Windows-Betriebssystem, das bislang entwickelt wurde. In diesem Whitepaper werden die Leistungsverbesserungen in Windows XP sowie bestimmte Aspekte, die Sie bei der Bewertung der Systemkonfiguration berücksichtigen sollten, dargestellt. Da sich Windows XP noch in der Entwicklung befindet, kann Microsoft zu diesem Zeitpunkt keine eindeutigen Leistungszahlen bereitstellen. Vergleichstestwerte einer objektiven Prüfung durch unbeteiligte Dritte werden jedoch in näherer Zukunft verfügbar sein. Bis es soweit ist, sollen die hier präsentierten Informationen Ihnen helfen, Windows XP und seine Ressourcenanforderungen besser zu verstehen. Arbeitsspeicher und Leistung Leistungsbewertung Startleistung Laufzeitleistung RAM-Optionen Bewertungsaspekte Arbeitsspeicher und Leistung Microsoft empfiehlt, dass Computer mit Windows XP über mindestens 128 MB RAM verfügen. Es hat sich gezeigt, dass Windows XP mit einem Arbeitsspeicher dieser Größe früheren Versionen von Windows überlegen ist. Zusätzliche Ressourcen verbessern die Leistung weiter, vor allem, wenn speicherintensive Multimediaanwendungen ausgeführt werden. Viele Benutzer erweitern den Arbeitsspeicher ihres Computers, um Multimediaanwendungen zu nutzen und die Systemleistung zu steigern. Im Allgemeinen ist die Erweiterung des Speichers die einfachste und effektivste Methode, um die Leistung eines Computers zu verbessern. 128 MB RAM werden zwar empfohlen, sind jedoch für die Ausführung von Windows XP nicht unbedingt erforderlich. Das Betriebssystem kann mit 64 MB RAM ausgeführt werden. Umfasst die Arbeitslast lediglich das Browsen im Web, E-Mail und anderen Aktivitäten, stellen 64 MB RAM für den Benutzer Möglichkeiten bereit, die denen von Windows Millennium Edition (Windows Me) auf derselben Hardware entsprechen oder überlegen sind. Wenn Sie mit Windows Me auf leistungsschwächeren Computern zufrieden sind, stellt Windows XP ein geeignetes Update für Sie dar. Weitere die Leistung betreffenden Faktoren Neben dem Arbeitsspeicher gibt es noch andere Faktoren, die sich auf die Leistung eines Computers mit einer bestimmten Arbeitslast auswirken. So hat auch die Prozessorgeschwindigkeit, vor allem im Hinblick auf Anwendungen, Auswirkungen auf die Leistung. Windows XP benötigt zwar keinen besonders hochleistungsfähigen Prozessor (die Mindestanforderung ist ein 300 MHz Pentium II-Prozessor) für eine gute Benutzererfahrung, aber schnellere Hardware kann dennoch von Vorteil sein. Das Betriebssystem, vor allem die Windows XP-Benutzeroberfläche, ist außerdem von der Qualität des Videosubsystems und des Videotreibers abhängig. Onboard-Videospeicher reduziert die Verarbeitungslast für den allgemeinen Arbeitsspeicher, der von dem Betriebssystem und den Anwendungen verwendet wird. Da einzelne Treiber die Systemleistung beeinträchtigen können, arbeitet Microsoft mit anderen Unternehmen der Branche zusammen, um sicherzustellen, das für möglichst viele Geräte qualitativ hochwertige Treiber zur Verfügung stehen. Leistungsbewertung Eine gute Leistung des Betriebssystems hat für Microsoft höchste Priorität. Während der Entwicklung von Windows XP wurde dessen Leistung immer wieder getestet. Die Auswirkungen neuer Funktionen und Dienste wurden beurteilt, Probleme wurden diagnostiziert, und Leistungsverbesserungen wurden gemessen. Prototypen von Designs und Algorithmen wurden erstellt und in das Betriebssystem integriert, wenn es Leistungsprobleme gab. Der Bewertungsprozess Für die Bewertung der Systemleistung sind verschiedene Ansätze und Arbeitslasten erforderlich, die die Verwendung des Betriebssystems widerspiegeln. Einige Vorgänge, z. B. Systemstarts, können isoliert gemessen werden, während die Zeitmessung bei anderen Vorgängen nur unter realistischen Arbeitsbedingungen nützliche Ergebnisse liefert. Um die Eignung des gesamten Systems zu ermitteln, gibt es jedoch keinen Ersatz für die tägliche Verwendung. Um die Leistung der verschiedenen Versionen von Windows XP zu ermitteln, verwendete das Windows Performance Team sowohl extern als auch intern festgelegte Vergleichstests sowie direkte Vergleiche. Zusätzlich zur Verwendung realistischer Vergleichstests verwendeten die Windows-Entwickler Windows XP für ihre alltägliche Arbeit, um die Erfahrungen nachvollziehen zu können, die zukünftige Benutzer mit dem Betriebssystem machen werden. Windows XP wurde in internen und externen Betaversionen veröffentlicht, so dass Tausende von Benutzern die Gelegenheit hatten, das System zu testen. Dabei wurden zahlreiche Probleme im Zusammenhang mit Reaktionszeiten und Ressourcenverbrauch identifiziert und korrigiert. Dieser umfassende Einsatz hat zu einem besseren Verständnis der Bedürfnisse von Benutzern geführt. Hintergründe der Vergleichstests Die Vergleichstests und andere Standardarbeitslasten, die zur Bewertung von Windows XP verwendet wurden führten zu neuen Erkenntnissen über Windows XP-Vorgänge und Leistungsverbesserungen. Während Windows XP bei diesen Vergleichstests gut abschnitt, beschränken sich die Leistungssteigerungen nicht nur auf künstliche Vergleichstestsituationen. Die von Microsoft verwendeten Vergleichstests sind zu vielschichtig und langfristig, um eine einfache Strategie, die auf einzelne Vergleichstests abgestimmt ist, anwenden zu können. Stattdessen ist die gute Leistung von Windows XP auf solide Algorithmen für die Ressourcenverwaltung, Reduzierung des Speicherplatzbedarfs sowie Verbesserungen bei der Implementierung des Dateisystems, der Registrierung und anderer Systemkomponenten zurückzuführen. Direkte Leistungsanalyse Eine der wichtigsten Methoden, die Microsoft anwendete, um die Benutzererfahrung bei der Verwendung von Windows XP zu bewerten, war das Durchführen von direkten Vergleichen zwischen Windows XP und anderen Versionen von Windows. Diese fanden auf Computern mit identischer Konfiguration statt. Vergleichsablauf Die direkten Vergleiche wurden von zwei Benutzern durchgeführt, die bestimmte Szenarien nachstellten, z. B. das Verwenden von Office-Produktivitätsanwendungen, Webbrowsern oder Spielen. Die subjektiven Eindrücke der Benutzer wurden festgehalten, und Leistungsunterschiede wurden aufgezeichnet. Diese Informationen wurden den Microsoft-Entwicklern zur Verfügung gestellt, die Probleme isolierten und korrigierten. Auf diese Weise fand Microsoft heraus, dass Windows XP dem Benutzer Möglichkeiten bietet, die denen früherer Versionen von Windows entsprechen oder überlegen sind, sofern die Computer die Mindesthardwareanforderungen erfüllen. Die Überlegenheit war bei Computern mit mindestens 128 MB RAM am stärksten, vor allem, wenn es sich um Desktoparbeitsstationen mit mehreren Prozessoren handelte. Bestätigung der Ergebnisse Obwohl die Erkenntnis, dass die Möglichkeiten für Benutzer bei Windows XP denen früherer Versionen von Windows entsprechen bzw. überlegen sind, zurzeit nur auf subjektiven Erfahrungen basiert, ist Microsoft zuversichtlich, dass sie in näherer Zukunft von objektiven externen Testern bestätigt werden wird. Für die Vergleichstests verwendete Anwendungen Die folgenden kommerziellen Vergleichstests wurden verwendet, um die Leistung von Windows XP zu bewerten: Business Winstone 001 und Content Creation Winstone 2001 von eTesting Labs Webmark 2001 und SysMark 2001 von BAPCo PCWorldBench von PC World 3DMark 2000 von MadOnion (Spiele) 3D WinBench 2000 von eTesting Labs (Spiele) Von Microsoft entwickelte Vergleichstests Der Vergleichstestprozess Vergleichstests wurden für realistische Arbeitsauslastungen entwickelt und auf eine Reihe von Programmen angewendet. Aufgrund der großen Anzahl von Beispielprogrammen konnten entsprechend viele Benutzerszenarien reproduziert werden. Diese Vergleichstests wurden über längere Zeiträume ausgeführt, einige mehr als eine Stunde pro Ausführung. Um bei so vielen verschiedenen Arbeitsauslastungen und Programmen gute Ergebnisse zu erzielen, war eine konsistente und effiziente Ressourcenverwaltung erforderlich. Windows XP erfüllte diese Voraussetzung. Bei den Vergleichstests berücksichtigte Anwendungen Die bei diesen Vergleichstests berücksichtigten Anwendungen deckten unterschiedliche Benutzerinteressen und -bedürfnisse ab. Anhand dieser Tests konnten die Anforderungen und das Verhalten von Anwendungen beurteilt werden. Sie bildeten somit eine wichtige Voraussetzung für die Beurteilung des Verhaltens von Windows XP bei der täglichen Verwendung. Folgende Anwendungen wurden bei den Vergleichstests berücksichtigt: Webbrowser Netscape Navigator Microsoft Internet Explorer Produktivitätsanwendungen Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Access, Microsoft PowerPoint®, Microsoft FrontPage®, Microsoft Outlook® und Microsoft Project Lotus Notes Quicken (Intuit) Multimediaanwendungen Adobe Photoshop und Premiere Corel Photopaint Sound Forge von Sonic Foundry Dreamweaver von Macromedia Dokumentanwendungen und Anwendungen für Multimediainhalte Microsoft Windows Media™ Player und Microsoft NetMeeting® Adobe Acrobat Flashplayer von Macromedia Cult3D von Cycore QuickTime Player von Apple Naturally Speaking von Dragon System Spiele Eine Reihe von Spielen wurde ebenfalls getestet. Startleistung Wenn Sie einen Desktop- oder Laptopcomputer unter Windows® XP einschalten oder nach dem Standbymodus bzw. Ruhezustand fortsetzen, werden Sie feststellen, dass der Computer schneller betriebsbereit ist als unter Windows 2000. Übersicht Starten und Anmelden Der ausgeschaltete Computer muss an den Punkt gelangen, an dem die Anmeldung erfolgen kann. Hierzu muss der Computer starten, die BIOS-Initialisierung durchlaufen, das Betriebssystem laden und die Geräte initialisieren. Wenn Sie sich anmelden, zeigt der Computer den Benutzerdesktop an. Die für die Anzeige eines neuen Desktops erforderliche Zeit (nach dem Einschalten des Computers und dem Anmelden) sollte weniger als 30 Sekunden betragen - manche Computer benötigen weniger als 20 Sekunden. In einigen Situationen sind Interaktionen über das Netzwerk für die Anmeldung erforderlich. Dies kann den Anmeldeprozess verlängern, aber die Anzahl der Situationen, die solche Interaktionen erfordern, ist geringer als unter Windows 2000. Das Standardverfahren für die Anmeldung an eine Windows XP-Domäne besteht darin, zwischengespeicherte Anmeldeinformationen zu verwenden. Fortsetzen nach Standbymodus und Ruhezustand Standbymodus und Ruhezustand sind zwei Alternativen, die vor allem für Laptopbenutzer wichtig sind, um die Batterie zu schonen. Anstatt eine Benutzersitzung zu beenden und den Computer auszuschalten, können Sie diesen in den Standbymodus oder Ruhezustand versetzen. Windows XP reduziert die Zeit, die erforderlich ist, um den Standbymodus oder Ruhezustand einzuleiten bzw. wieder zu beenden. Standby ist ein Energiesparmodus, nach dem Sie Ihre Arbeit mit einem intakten Desktop und intakten Anwendungen wieder aufnehmen können. Im Standbymodus werden Inhalte des Arbeitsspeichers im nicht permanenten RAM aufbewahrt. Viele neuere Laptops sind nach dem Standbymodus innerhalb von zwei Sekunden wieder einsatzbereit. Beim Ruhezustand werden die Inhalte im Arbeitsspeicher in komprimierter Form auf der Festplatte gespeichert, so dass der Computer komplett ausgeschaltet werden kann. Auch hier kann die Arbeit mit intaktem Desktop und intakten Anwendungen wieder aufgenommen werden. Viele neuere Laptops können den Ruhezustand innerhalb von 20 bis 30 Sekunden beenden, aber die tatsächliche Zeit hängt stark von den Inhalten ab, die sich zum Zeitpunkt der Einleitung des Ruhezustands im Arbeitsspeicher befinden. Der Startvorgang im Detail Starten Das Starten eines Computers umfasst zahlreiche Vorgänge, z. B. die Initialisierung von Geräten sowie eine Reihe von Systemfunktionen und -diensten. In Windows XP wurden einige wichtige Änderungen vorgenommen, die die für den Initialisierungsprozess erforderliche Zeit erheblich reduzieren. Diese Änderungen werden im Folgenden beschrieben: Verbesserungen am Startladeprogramm Durch Verbesserungen am Startladeprogramm und an einer Reihe von wichtigen Treibern konnte der Prozess beschleunigt werden. Die Registrierungsinitialisierung erfolgt ebenfalls schneller, und viele Hersteller haben die Zeit, die ihr BIOS vor der Ausführung des Betriebssystems in Anspruch nimmt, reduziert. Überlappung zwischen E/A und Geräteinitialisierung möglich Unter Windows® 2000 muss sich der Plattenkopf u. U. für jede Festplatten-E/A (Ein-/Ausgabe) zu verschiedenen Speicherorten auf der Festplatte bewegen und die Festplatte ggf. rotieren. Aus diesem Grund können typische Desktopfestplatten nur 80 bis 100 E/As pro Sekunde durchführen. Laptopfestplatten sind häufig sogar noch langsamer. Diese niedrige E/A-Rate verlängert die Startzeit unter Windows 2000 erheblich. Windows XP verbessert diesen schlecht organisierten E/A-Prozess, indem das Laden des Betriebssystems vorbereitet wird ("Prefetching"), während Geräte initialisiert werden. Auf diese Weise können sich E/A und Geräteinitialisierung überlappen. Das Ergebnis ist, dass Code ausgeführt wird und die Daten, die während des Startvorgangs gelesen werden müssen, sich an beliebigen Speicherorten auf der Festplatte befinden können, ohne dass die Startleistung beeinträchtigt wird. Dynamische Bestimmung von Code und Daten für den Startvorgang Durch Beobachten einer Reihe aufeinander folgender Systemstarts kann Windows XP den Code und die Daten, die für den Startvorgang erforderlich sind, dynamisch bestimmen und die Position der Dateien auf der Festplatte optimieren. Wenn der Computer gestartet wird, kann Windows XP umfangreiche E/A-Anforderungen ausgeben, die effektiv und mit einer hohen Durchsatzrate verarbeitet werden können. Darüber hinaus hat das Betriebssystem die Möglichkeit, diese Anforderungen auszugeben, so dass diese zeitlich mit der Geräteerkennung und -initialisierung überlappen. Die für den Startvorgang erforderliche Gesamtzeit erhöht sich dadurch nicht. Auf diese Weise befindet sich das Betriebssystem während der nachfolgenden Verarbeitung bereits zu einem großen Teil im Arbeitsspeicher, wodurch die für den Systemstart erforderliche Zeit reduziert wird. Abbildung 1 illustriert die Festplatten-E/A für den Startvorgang ohne Prefetching, während Abbildung 2 den Startvorgang mit Prefetching darstellt. Abbildung 1: Festplatten-E/A für den Startvorgang ohne Prefetching; die untere Grafik zeigt die E/A pro Sekunde, während die obere Grafik das Muster auf der Festplatte darstellt (Erklärung in Abbildung 2) Abbildung 2: Startvorgang ohne Prefetching: Der Vorgang erfolgt schneller, da der Suchaufwand erheblich reduziert wurde. Erhöhte E/A-Effizienz ist auf Verbesserungen des Layouts und die Bündelung der E/A-Anforderungen zurückzuführen Anmerkung Nach einer Neuinstallation muss der Computer dreimal gestartet werden, bevor die Ermittlungen und die Optimierung für den schnellen Start abgeschlossen sind. Kooperation mit OEMs und IHVs zur Verbesserung der Treiberqualität Zusätzlich zur Beschleunigung der E/A während des Startvorgangs hat Microsoft eng mit seinen OEM (Original Equipment Manufacturer)- und IHV (Independent Hardware Vendor)-Partnern zusammengearbeitet, um Verzögerungen bei der Initialisierung von Geräten zu reduzieren. Viele Treiber, die für ein System geladen werden, stammen von anderen Herstellern, und schlecht geschriebene Treiber können die für den Startvorgang erforderliche Zeit erheblich verlängern. Um weitere Informationen über die Zusammenarbeit zwischen Microsoft und seinen OEM-Partnern zur Verbesserung der Start- und Wiederaufnahmezeiten zu erhalten, lesen Sie den Artikel Fast Boot/Fast Resume for the Windows Platform (englischsprachig). Anmeldung Windows XP beschleunigt die Initialisierung der Anmeldesitzung durch Prefetching und das Vermeiden unnötiger Netzwerkverzögerungen, obwohl es natürlich Situationen gibt, in denen Interaktionen über ein Netzwerk erforderlich sind. Beispielsweise erfordern einige Gruppenrichtlinien den Austausch von Informationen über ein Netzwerk, und servergespeicherte Benutzerprofile basieren ebenfalls auf Austauschvorgängen dieser Art. Viele andere Interaktionen können jedoch ersatzlos wegfallen. In Windows XP wurden diese Interaktionen möglichst vermieden; stattdessen verwendet das System beispielsweise zwischengespeicherte Anmeldeinformationen für den Benutzer. Auf diese Weise können Netzwerkverzögerungen bei der Benutzeranmeldung vermieden werden - selbst in einer Domäne. Insgesamt sorgen diese Verbesserungen bei der Windows XP-Anmeldung für eine zufrieden stellende Benutzererfahrung. Hierzu gehören auch die Vorteile der zentralisierteren Verwaltung, die Microsoft Active Directory™ bereitstellt. Wiederaufnehmen nach Standbymodus Wenn der Computer nach dem Standbymodus die Arbeit wieder aufnehmen soll, sendet das Betriebssystem Befehle an die Geräte des Computers, um diese über die Änderung des Energiestatus zu informieren. Es gibt Einschränkungen bezüglich der Reihenfolge, in der die Geräte ihren aktiven Status wieder aufnehmen. Da es einige Zeit dauern kann, bis ein Gerät in den aktiven Status gewechselt hat, sollte die Statusänderung möglichst mit der Geräteinitialisierung überlappen, um eine gute Leistung bei der Wiederaufnahme des aktiven Status zu gewährleisten. Die vom Betriebssystem gewählte Reihenfolge ist daher wichtig, um Parallelverarbeitung zu maximieren. Maximieren von potenzieller Parallelverarbeitung In Windows XP wurde der Algorithmus, der Geräte und Anwendungen über die Änderung des Energiestatus informiert, neu geschrieben, um mögliche Parallelverarbeitung zu maximieren. Zentrale Systemtreiber wurden verbessert, um zu verhindern, dass diese sich gegenseitig blockieren bzw. durch andere Systemaktivitäten blockiert werden. Mögliche Verzögerungen Dennoch lässt sich nicht ausschließen, dass es bei der Wiederaufnahme nach dem Standbymodus zu Verzögerungen kommt. Beispielsweise ist es möglich, dass Seitenfehler auftreten, die nicht behoben werden können, bevor die Festplatte vollständig initialisiert ist und sich in Rotation befindet. Manchmal verursacht ein verzögertes Programm Sperren, die nicht aufgehoben werden können, bis das Programm fortgesetzt wird. Durch solche Schwachstellen kann die Wiederaufnahme u. U. verzögert werden. Darüber hinaus hängt die erforderliche Zeit auch von der Qualität der Gerätetreiber, einschließlich nicht von Microsoft bereitgestellter Treiber, sowie dem Computer-BIOS ab. Microsoft hat mit seinen OEM-Partnern zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass der Computer die Arbeit möglichst schnell wieder aufnehmen kann. Wiederaufnahme nach Ruhezustand Während des Ruhezustands sind alle Geräte ausgeschaltet, und der physische Arbeitsspeicher wird als Ruhezustanddatei des Systems auf die Festplatte geschrieben. Vor dem Einsetzen des Ruhezustands schreibt Windows XP die wichtigen Teile des Arbeitsspeichers in einem komprimierten Format in die Ruhezustanddatei. Die Geschwindigkeit, mit der ein Computer in den Ruhezustand versetzt werden kann, wurden durch Optimierung des Komprimierungsalgorithmus und durch Überlappung der Komprimierung mit DMA-Transfers (Direct Memory Access) auf die Festplatte verbessert. Aus diesem Grund überlappt die Komprimierungszeit für die meisten Hardwaregeräte fast vollständig mit der E/A. Außerdem wirken sich Verbesserungen des Startladeprogramms (das darüber hinaus den Systemstart beeinflusst) sowie Verbesserungen von Geräteinitialisierungsroutinen, die bei der Fortsetzung nach dem Ruhezustand eine Rolle spielen, günstig auf die Geschwindigkeit der Wiederherstellung des aktiven Zustands aus. Die Zeit für die Wiederaufnahme nach dem Ruhezustand kann erheblich variieren. Die Systemressourcen, die für die Wiederaufnahme nach dem Ruhezustand erforderlich sind, lassen sich mit denen für den Systemstart vergleichen. In diesem Fall muss der Computer jedoch die vorläufigen Seiten, die vor dem Ruhezustand gespeichert wurden, wieder einlesen und dekomprimieren. Die für die Wiederaufnahme nach dem Ruhezustand erforderliche Zeit hängt demnach davon ab, wie viel RAM auf dem Computer installiert ist, welche Anwendungen ausgeführt wurden und in welchem Zustand sich diese Anwendungen befanden, als der Computer in den Ruhezustand versetzt wurde. Laufzeitleistung Während die Leistung beim Starten und Wiederaufnehmen nach dem Ruhezustand und Standbymodus selbstverständlich eine Rolle spielt, wird die Benutzererfahrung hauptsächlich durch die Systemleistung geprägt, die Windows® XP im betriebsbereiten Zustand aufweist. Zwei Bereiche, in denen Windows XP Leistungsverbesserungen zeigt, sind die Startzeit von Anwendungen und die Ressourcenverwaltung. Anwendungsstart Sie können Anwendungen in Windows XP bis zu 50 % schneller starten, vor allem solche Anwendungen, die in früheren Versionen von Windows die längsten Startzeiten aufwiesen. Ein Grund hierfür ist, dass Windows XP viele der Mechanismen, die zu mehr Effizienz beim Systemstart beitragen, auch zur Optimierung von Anwendungsstarts verwendet. Der Prozess Bei Anwendungsstarts muss das Betriebssystem über genügend Speicherressourcen für das neue Programm, den Programmcode sowie die Daten, die von der Festplatte gelesen werden sollen, verfügen. Windows XP beobachtet jeden Start der Anwendung und ermittelt so, wie viel Arbeitsspeicher und welche Festplattendaten erforderlich sind. Der Mechanismus ist derselbe, der auch beim schnellen Systemstart und der schnellen Anmeldung verwendet wird. Die Geschwindigkeit, mit der eine Anwendung gestartet wird, hängt im Allgemeinen von der erforderlichen E/A sowie der Effektivität ab, mit der die E/A verarbeitet wird. Einschätzung der erforderlichen E/A Bei normalen Auslagerungen von Speicherseiten bei Bedarf werden kleine Mengen von Text und Daten aus verschiedenen Bereichen der Festplatte abgerufen. Eine schlecht organisierte E/A bewirkt, dass viel Zeit für Suchvorgänge und Rotationen der Festplatte verloren geht. Durch Beobachten der Anwendungsstarts kann Windows XP die erforderliche E/A genau einschätzen und Hunderte von Anforderungen gleichzeitig ausgeben. Diese Anforderungen sind sortiert, so dass sie ohne zusätzliche Suchvorgänge und Rotationen verarbeitet werden können. Da sich der erforderliche Code und die erforderlichen Daten bereits im Arbeitsspeicher befinden, muss die Anwendung nicht auf fehlende Informationen von der Festplatte warten, sondern kann gestartet werden. Dateizugriffsmuster beim Anwendungsstart werden regelmäßig überprüft, um das Layout von Dateien auf der Festplatte zu optimieren. Durch verbessertes Layout wird die Zeit für Suchvorgänge weiter reduziert und Anwendungen können noch schneller gestartet und verwendet werden. Ressourcenverwaltung Die Ressourcenverwaltung, einschließlich Arbeitsspeicherverwaltung, CPU und E/A, ist eine der Hauptaufgaben des Betriebssystems. Eine gute Ressourcenverwaltung und die Vermeidung kostspieliger und unnötiger Aktivitäten, die die Reaktionsschnelligkeit eines Computers beeinträchtigen, sind wichtige Voraussetzungen für gute Leistung. Windows XP basiert auf dem Microsoft Windows NT®-Kernel und folgt bei der Ressourcenverwaltung einem ähnlichen Ansatz wie frühere Versionen von Windows. Auf dieser Grundlage wurden die folgenden Verbesserungen vorgenommen: Aktivitäten während der Leerlaufzeiten Windows XP verfügt über eine bessere Ressourcenverwaltung, da es Leerlaufzeiten für die Durchführung von Systemaktivitäten nutzt. Anstatt Zeitgeber zu verwenden, die möglicherweise starten, wenn Sie Systemressourcen für Ihre Arbeit verwenden, verwaltet Windows XP die Ressourcen so, dass Systemaufgaben durchgeführt werden, wenn Sie die Ressourcen nicht benötigen. Aufgrund der verbesserten Erkennung von Leerlaufzeiten können Sie die Vorteile von Windows XP nutzen, ohne durch Systemaktivitäten zu ungünstigen Zeiten behindert zu werden. Zu den Aktivitäten während der Leerlaufzeiten zählt das Optimieren des Layouts von Dateien und Verzeichnissen auf der Festplatte. Darüber hinaus können in diesen Zeiten System- und Dienstaufräumarbeiten durchgeführt werden. Dienste Die mit Windows XP bereitgestellten Dienste stellen zahlreiche nützliche Funktionen bereit. Mit der Systemwiederherstellung können Sie beispielsweise fehlerhafte Anwendungs- und Treiberinstallationen rückgängig machen und so Schäden am System beheben, während Hilfe- und Supporttools den Prozess der Problembehandlung vereinfachen. Im aktiven Zustand nehmen diese Dienste einige Systemressourcen in Anspruch, aber die Auswirkung auf die Leistung von Windows XP ist geringer als dies bei der Verwendung derselben Dienste unter Windows Me der Fall wäre. Diese Verbesserung der Dienstleistung ist auf bessere Implementierungen zurückzuführen, die im inaktiven Zustand weniger Ressourcen verbrauchen und im aktiven Zustand Aktivitäten in Leerlaufzeiten ausführen. Selbstoptimierung Windows XP wurde optimiert, um die Vorteile der aktuellen Hardwaregeneration besser nutzen zu können. In vielen Fällen kann Windows XP sich selbst anpassen und somit ein hohes Maß an Selbstoptimierung implementieren. Dies bedeutet bessere Leistung bei geringerem Verwaltungsaufwand für Sie. Obwohl in Windows XP die Infrastruktur für die Ressourcenverwaltung von Windows 2000 übernommen wurde, gibt es mehrere Bereiche, in denen Windows XP ein höheres Maß an Selbstoptimierung aufweist als frühere Versionen von Windows. Beispiel: Zusätzlich zum Prefetching passt Windows XP die visuellen Effekte der Benutzeroberfläche an die Fähigkeiten einzelner Computer an. Eine Reihe von Effekten, z. B. Animationen, Schattierungen und Menüausblendungen, können sich negativ auf Reaktionszeiten auswirken, wenn sie auf einem bestimmten Computer nicht schnell genug dargestellt werden können. Um dieses Problem zu vermeiden, schätzt Windows XP die Fähigkeiten des Systems während der Installation ein und passt die Einstellungen für die Benutzeroberfläche entsprechend an. Wie im Abschnitt "Anwendungsstart" dieses Dokuments dargestellt, wird durch den Selbstoptimierungsprozess von Windows XP das Datei- und Verzeichnislayout auf der Festplatte effektiv verwaltet. Dieser Prozess wird darüber hinaus auf das Layout der Metadaten für Dateien ausgeweitet, so dass der Speicherplatzbedarf reduziert wird. Die Vorteile dieser Layoutoptimierung sind bei Festplatten mit hoher Kapazität besonders ausgeprägt. Arbeitsspeicherverwaltung Wie die meisten modernen Betriebssysteme verwendet Windows XP virtuellen Arbeitsspeicher. Virtueller Arbeitsspeicher wird durch das Erweitern des einer Anwendung zugewiesenen physischen Arbeitsspeichers erstellt, indem auf der Festplatte des Computers zusätzliche Rechenkapazitäten bereitgestellt werden. Das Betriebssystem kann einer Anwendung Arbeitsspeicher zuweisen, der jedoch u. U. nicht für sämtliche Speicherzugriffe dieser Anwendung ausreichend ist. Stattdessen werden einige Zugriffe von Hardware erkannt, die Teile der Speicherstruktur neu organisiert. Indem das Betriebssystem die Verwendungsmuster einer Reihe von Anwendungen korrekt vorhersagt, kann es genau die Kombination von physischem und virtuellem Speicher berechnen, die erforderlich ist, um die Speicheranforderungen dieser Anwendungen zu erfüllen. Der Computer benötigt so erheblich weniger physischen Speicher. Dieser Vorgang lässt sich mit dem Jonglieren mit mehreren Bälle vergleichen. Obwohl der Jongleur nur zwei Hände besitzt, hat er immer eine Hand frei, um einen Ball aufzufangen. Ebenso wie ein Jongleur mit fünf Bällen keine fünf Hände benötigt, braucht ein Computer nicht für jedes Megabyte, auf das eine Anwendung zugreift, ein Megabyte physischen RAM. Windows XP - wie Windows 2000 - überprüft in regelmäßigen Abständen, ob der einer bestimmten Anwendung zugewiesene Speicher tatsächlich verwendet wird, und erstellt für jede Anwendung einen Schätzwert, der angibt, um wie viel der Speicher reduziert werden kann, ohne dass sich dies auf die Leistung auswirkt. Eine Speicherreserve steht bereit, die bei Bedarf verwendet werden kann. Unterschreitet diese Reserve einen bestimmten Wert, wird sie durch Reduzierung der Arbeitsseiten wieder aufgefüllt. Anhand der Schätzwerte kann ermittelt werden, von wo Speicherkapazitäten abgezogen werden können. Die Nachteile von virtuellem Speicher Das Implementieren von virtuellem Speicher kann auch Nachteile haben. Wenn das Betriebssystem die Anforderungen einer Anwendung nicht korrekt einschätzt, umfasst die Neuorganisation des Arbeitsspeichers, die weiter oben erwähnt wurde, auch die Festplatten-E/A. Jede Festplatten-E/A erfordert erheblichen Aufwand. Typische Desktopcomputer sind häufig auf 80 bis 100 zufällige E/As pro Sekunde beschränkt. Laptopfestplatten sind häufig noch mehr eingeschränkt. Mit jedem Fehler bei der Arbeitsspeicherverwaltung kommen Sie diesem Grenzwert näher. Nach einer gewissen Anzahl von Fehlern werden Sie feststellen, dass mehr Zeit erforderlich ist. Verfügt der Computer über ausreichend physischen Speicher, können diese Fehler leicht vermieden werden; bei geringem physischem Speicher ist die Vermeidung dieser Fehler schwieriger. Diese auf den virtuellen Speicher bezogenen E/As haben die größte Auswirkung auf die Benutzererfahrung. Aus diesem Grund ist das Hinzufügen von Arbeitsspeicher zu einem Computer die einfachste und effektivste Methode, um dessen Leistung zu verbessern. Arbeitsspeicherverwaltung unter Windows XP Abbildung 3 zeigt die Nutzung des virtuellen Speichers für eine Reihe von Vorgängen, die der Ablaufverfolgung einer andauernden Arbeitslast unter Windows XP entnommen wurden. Die Arbeitslast umfasst OfficeProduktivitätsanwendungen und das Browsen im Web. Zu den Vorgängen zählen Aktivitäten wie das Starten von Anwendungen, das Speichern und Drucken von Dokumenten sowie das Öffnen von Dateien und Webseiten. Der hier dargestellte virtuelle Speicher umfasst die Speichermenge, die für den Code und die Daten, die bei diesem Vorgang verwendet werden, zur Verfügung steht, sowie sämtliche Speicherressourcen, die mehr oder weniger dauerhaft im Arbeitsspeicher eines Computers belegt sind. Dieser virtuelle Speicher ist in folgende Bereiche unterteilt: Speicherplatz für Anwendungen. Für Vorgänge, die fast ausschließlich von Systemdiensten abhängen, z. B. das Öffnen einer Webseite, sind die Speicheranforderungen gering; für andere Vorgänge, wie das Starten und Initialisieren einer Anwendung, können sie dagegen erheblich höher sein. Speicherplatz für Treibercode. Dieser ist relativ konstant, da ein Großteil des Treibercodes im Arbeitsspeicher festgeschrieben ist oder sich in ständiger Verwendung befindet. Zugeordnete Daten, die vom System verwendet werden. Hierzu gehören Registrierungsdaten, viele Systemdatenstrukturen sowie Dateien, die vom Betriebssystem verwendet werden. Speicherplatz, der vom System selbst verwendet wird. Hierzu gehört der von der Shell und allen Dienstprozessen des Systems in Anspruch genommene Speicherplatz. Abbildung 3: Virtuelle Speicheranforderungen für 25 Vorgänge, die aus einer einstündigen Ablaufverfolgung ausgewählt wurden Speicherzuweisung für Anwendungen unter Windows XP Jede der in Abbildung 3 dargestellten Vorgänge benötigt zwischen 20 MB und 55 MB virtuellen Speicher. Es ist Aufgabe des Betriebssystems, physischen Arbeitsspeicher zuzuweisen, der diesem virtuellen Speicherplatz zugeordnet ist. Für die einzelnen Vorgänge sind 64 MB RAM ausreichend, aber während ein Vorgang nach der anderen abläuft, müssen einige Speicherinhalte ersetzt werden. Während der einstündigen Arbeitslast waren insgesamt 256 MB verschiedener Seiten betroffen. Wenn sich aufeinander folgende Vorgänge in dem virtuellen Speicherplatz überlappen, den sie in Anspruch nehmen, ist für jeden neuen Vorgang kaum oder keine E/A erforderlich. Das Wechseln zwischen Anwendungen bewirkt größere Änderungen an den Inhalten des virtuellen Speicherplatzes. Stehen nur 64 MB RAM zur Verfügung, erhöht sich möglicherweise die E/A. Mit 128 MB RAM ist dagegen genügend Speicherplatz vorhanden, so dass sich ein großer Teil des erforderlichen virtuellen Speichers noch im Arbeitsspeicher befindet. Das Wechseln zwischen Anwendungen kann mit 128 MB oder mehr daher schneller vollzogen werden. Ausgleichen von Arbeitsspeicherressourcen Wie das obige Beispiel zeigt, gibt es keine eindeutige Speicheranforderung für eine Anwendung oder für das System. Wenn der physische Speicher knapp ist, hat dies eine erhöhte E/A zur Folge, wenn Sie zwischen Vorgängen wechseln. Wenn dagegen ausreichend physischer Speicher vorhanden ist, verwendet das System den Arbeitsspeicher, um E/A-Zugriffe zu vermeiden. Das Betriebssystem bewertet regelmäßig die aktuelle Situation und entscheidet, welche Seiten beibehalten und welche entfernt werden sollen. Daher sagt die Anzahl der Seiten nicht unbedingt etwas über den erforderlichen Speicher aus. Die Anzahl der verwendeten Seiten kann irreführend sein, wenn sie isoliert betrachtet wird. Die Anzahl der Arbeitsseiten einer Anwendung, d. h. der Seiten, die für diese Anwendung im Speicher enthalten sind, kann zeitweilig recht hoch sein, wenn andere Anwendungen keinen Anspruch auf den Speicherplatz erheben. Umgekehrt kann die Anzahl der Arbeitsseiten relativ niedrig sein, wenn sämtliche physischen Speicherressourcen anderen Anwendungen zur Verfügung gestellt wurden. RAM-Optionen Betrachten Sie nun die RAM-Anforderungen und -Empfehlungen für Windows XP vor dem Hintergrund der Arbeitsspeicherverwaltung unter Windows XP, die oben beschrieben wurde. 64 MB - RAM-Mindestanforderung unter Windows XP Ein Computer mit 64 MB RAM verfügt über ausreichende Ressourcen, um Windows® XP und einige Anwendungen mit mäßigen Speicheranforderungen auszuführen. In diese Anwendungskategorie fallen z. B. Office-Produktivitätsanwendungen und Webbrowser. Dies wird in unserem Beispiel dargestellt, in dem einzelne Vorgänge für diese Art von Arbeitslast zwischen 20 MB und 40 MB virtuellen Speicherplatz in Anspruch nehmen. Mit weniger als 64 MB Speicherplatz konnten nur wenige Daten von Vorgang zu Vorgang beibehalten werden, aber das System war verwendbar, sofern die Mindestspeicheranforderung erfüllt wurde. Verglichen mit Windows Me zeigte sich, dass aufgrund der verbesserten E/A die Benutzererfahrung mit dieser Mindestkonfiguration der Benutzererfahrung mit Windows Me auf demselben Computer entsprach bzw. dieser überlegen war. Einige Funktionen der Benutzeroberfläche werden bei niedrigem Arbeitsspeicher deaktiviert, und Funktionen, wie die schnelle Benutzerumschaltung, sind standardmäßig deaktiviert. Darüber hinaus weist der Computer längere Start- und Wiederaufnahmezeiten auf. 128 MB - Empfohlene RAM-Mindestanforderung unter Windows XP Microsoft empfiehlt, dass Windows XP mit mindestens 128 MB RAM ausgeführt wird. Windows XP ist mit dieser Speichergröße Windows 2000 und allen anderen Versionen von Windows überlegen: das Starten und Fortsetzen des Systems erfolgt schneller, und die Reaktionsgeschwindigkeit beim Wechseln zwischen Anwendungen, Starten neuer Anwendungen und Ausführen verschiedener Arbeitslasten wurde verbessert. Für viele Arten von Arbeitslasten verfügt das System über ausreichend Speicher, um Codedateien und Daten für die zukünftige Verwendung aufzubewahren. Mehr als 128 MB - Anspruchsvollere Anwendungen Auch mit 128 MB RAM ist es erforderlich, Speicherressourcen an die Anforderungen einer Anwendung anzupassen, und geringfügige Verzögerungen durch E/As sind manchmal unvermeidbar. Durch zusätzliche Speicherressourcen lassen sich diese Verzögerungen jedoch reduzieren, und für Anwendungen, die große Datenmengen verarbeiten, z. B. Multimediaanwendungen und Spiele, lassen sich zudem Verbesserungen der Reaktionsgeschwindigkeiten erzielen. Zusätzliche Ressourcen ermöglichen außerdem die Verwendung der schnellen Benutzerumschaltung, bei der Anwendungen, die auf anderen Benutzersitzungen laufen, u. U. mit Ihren Anwendungen in Konkurrenz um Ressourcen treten können. Die Leistungsunterschiede zwischen 128 MB Arbeitsspeicher und höher sind subtiler und abhängiger von der Arbeitslast als die Unterschiede zwischen 64 MB und 128 MB. Dies wird auch als "Kurvenknick" bezeichnet. Der "Kurvenknick" stellt den Punkt dar, an dem der Nutzen zusätzlicher Ressourcen rapide abnimmt. Für die meisten Arbeitslasten liegt dieser Punkt zwischen 64 MB und 128 MB, aber für einige Arbeitslasten lohnt sich die Erweiterung des Arbeitsspeichers, um zusätzliche Leistungssteigerungen zu erzielen. Bewertungsaspekte Bei der Bewertung von Windows XP und seiner Leistung sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden: Defragmentierung Die E/A-Leistung hängt stark vom Layout der Dateien auf der Festplatte ab. Dateien und Verzeichnisse, die stark fragmentiert oder über die Festplatte verstreut sind, wirken sich negativ auf die Leistung aus. Obwohl Windows XP die Position einiger Dateien automatisch ändert, um die Leistung zu verbessern, erfolgt dies unregelmäßig, und es wird nur ein kleiner Teil der Dateien auf der Festplatte berücksichtigt. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, die Festplatte nach einer Installation zu defragmentieren. Alle drei Tage führt Windows XP eine partielle Defragmentierung durch und passt das Layout der Festplatte an das aktuelle Verwendungsmuster an. Die zu verschiebenden Dateien werden in die Datei Layout.ini geschrieben (die sich im Verzeichnis Prefetch unter dem Verzeichnis SystemRoot befindet). Update oder Neuinstallation Eine Neuinstallation von Windows XP bietet im Allgemeinen eine bessere Leistung als ein Update, da hierbei mehr Kontrolle über die Positionierung der Dateien und der Metadaten für die Dateien auf der Festplatte ausgeübt werden kann. Darüber hinaus verfügen Festplattenpartitionen, die von FAT (File Allocation Table) in das NTFS-Dateisystem konvertiert wurden, möglicherweise nicht über optimale Clustergrößen. Treiber Microsoft stellt nur einige der Treiber bereit, die vom System verwendet werden. Häufig hängt die Systemleistung von der Qualität dieser Treiber ab. Wie bereits erwähnt, ermöglicht Windows XP Treibern die parallele Initialisierung von Geräten, aber bei manchen Treibern kann dieser Vorgang einige Zeit in Anspruch nehmen. Aus diesem Grund kann das Starten und Wiederaufnehmen einiger Hardwaregeräte erheblich länger dauern. Zahlreiche Hardwarehersteller haben sich mit diesem Thema auseinander gesetzt, aber es ist dennoch möglich, dass einige Geräte Probleme verursachen. Video Die verwendete Videohardware wie auch die Qualität des Videotreibers kann erhebliche Auswirkungen auf die Leistung und Reaktionsschnelligkeit von Windows XP haben. Die neue Windows XP-Benutzeroberfläche stellt höhere Anforderungen an den Videospeicher als die Windows 2000-Benutzeroberfläche. Enthält die Videohardware kaum oder keinen Speicher, wird der Systemspeicher für Bitmaps und andere Grafikdatenstrukturen verwendet. Dadurch wird der für das Betriebssystem und die Anwendungen zur Verfügung stehende Speicher reduziert. Auf der Registerkarte Erweitert des Dialogfeldes Systemeigenschaften können Sie bestimmte Funktionen aktivieren oder deaktivieren. Mit zwei einfachen Schaltflächen können Sie zwischen "optimaler Darstellung" und "optimaler Leistung" wechseln. Windows XP versucht automatisch, eine geeignete Teilmenge der Darstellungsfunktionen auszuwählen, aber diese Auswahl stellt nicht unbedingt eine optimale Leistung bereit. Wenn Ihr Computer über beschränkte Videokapazitäten verfügt oder Probleme mit der Aktualisierung des Bildschirms hat, können Sie die Leistung u. U. verbessern, indem Sie zusätzliche Darstellungsfunktionen deaktivieren und die Desktopbitmap entfernen. Erster Start und nachfolgende Starts Wenn das System zum ersten Mal installiert und gestartet wird, verfolgt das Betriebssystem das Systemverhalten. Es beginnt mit dem Prozess der Optimierung, um den Startvorgang zu beschleunigen. Entsprechend ist der erste Start einer Anwendung wahrscheinlich langsamer als nachfolgende optimierte Starts. Es ist wichtig zu wissen, dass diese Optimierung stattfindet, und dem System ausreichend Gelegenheit zu Neustarts zu geben, bevor Vergleichstests oder Systembewertungen durchgeführt werden. Zusammenfassung Windows XP stellt eine ausgezeichnete Gesamtleistung bereit, einschließlich kürzerer Start- und Wiederaufnahmezeiten sowie reaktionsschnellerer Anwendungen. Für Computer, die die Hardwaremindestanforderungen von Microsoft erfüllen, ist Windows XP das leistungsfähigste WindowsBetriebssystem, das bislang entwickelt wurde. Es wird dringend empfohlen, dass Computer mit Windows XP über mindestens 128 MB RAM verfügen. Bei der Beurteilung der Leistung von Windows XP müssen außerdem folgende Aspekte berücksichtigt werden: die Fragmentierung der Festplatte, ob ein Update oder eine Neuinstallation durchgeführt wurde, die Qualität der verwendeten Treiber, die Kapazität des Videosystems und ob eine ausreichende Anzahl von Neustarts durchgeführt wurde, um dem System zu ermöglichen, sich an die jeweiligen Verwendungsmuster anzupassen. Weitere Informationen Weitere Informationen zu Windows XP erhalten Sie auf der Microsoft-Website unter http://www.microsoft.com/germany/ms/windowsxp/ bzw. http://www.microsoft.com/windowsxp (englischsprachig). Um weitere Informationen über die Zusammenarbeit zwischen Microsoft und seinen OEM-Partnern zur Verbesserung von Start- und Fortsetzungszeiten zu erhalten, lesen Sie das Whitepaper Fast Boot/Fast Resume for the Windows Platform (englischsprachig). Dies ist ein vorläufiges Dokument, das vor der kommerziellen Einführung der hier beschriebenen Software erheblichen Änderungen unterworfen sein kann. Die in diesem Dokument enthaltenen Informationen stellen die behandelten Themen aus der Sicht der Microsoft Corporation zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dar. Da Microsoft auf sich ändernde Marktanforderungen reagieren muss, stellt dies keine Verpflichtung seitens Microsoft dar, und Microsoft kann die Richtigkeit der hier dargelegten Informationen nach dem Zeitpunkt der Veröffentlichung nicht garantieren. Dieses Whitepaper dient nur zu Informationszwecken. MICROSOFT SCHLIESST FÜR DIESES DOKUMENT JEDE GEWÄHRLEISTUNG AUS, SEI SIE AUSDRÜCKLICH ODER KONKLUDENT. Die Benutzer/innen sind verpflichtet, sich an alle anwendbaren Urheberrechtsgesetze zu halten. Unabhängig von der Anwendbarkeit der entsprechenden Urheberrechtsgesetze darf ohne ausdrückliche schriftliche Erlaubnis der Microsoft Corporation kein Teil dieses Dokuments für irgendwelche Zwecke vervielfältigt oder in einem Datenempfangssystem gespeichert oder darin eingelesen werden, unabhängig davon, auf welche Art und Weise oder mit welchen Mitteln (elektronisch, mechanisch, durch Fotokopieren, Aufzeichnen usw.) dies geschieht. Es ist möglich, dass Microsoft Rechte an Patenten bzw. angemeldeten Patenten, an Marken, Urheberrechten oder sonstigem geistigen Eigentum besitzt, die sich auf den fachlichen Inhalt dieses Dokuments beziehen. Das Bereitstellen dieses Dokuments gibt Ihnen jedoch keinen Anspruch auf diese Patente, Marken, Urheberrechte oder auf sonstiges geistiges Eigentum, es sei denn, dies wird ausdrücklich in den schriftlichen Lizenzverträgen von Microsoft eingeräumt. © 2001 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten. Microsoft, Active Directory, FrontPage, Media Player, NetMeeting, Outlook, PowerPoint, Windows und Windows NT sind entweder eingetragene Marken oder Marken der Microsoft Corporation in den USA und/oder anderen Ländern. Weitere in diesem Dokument aufgeführte Produkt- oder Firmennamen können geschützte Marken ihrer jeweiligen Inhaber sein. Microsoft Corporation • One Microsoft Way • Redmond, WA 98052-6399 • USA
