Введение в архитектуру Microsoft .NET Framework

Предшественники платформы .NET

Многие идеи, которые легли в основу платформы .NET, были разработаны задолго до ее появления. В этом разделе мы совершим краткий экскурс в историю и рассмотрим несколько программных систем, которые по праву можно считать предшественниками платформы .NET.

UCSD p-System

Операционная система UCSD p-System была разработана в 1978 году в Калифорнийском университете для учебных целей. Главное ее достоинство заключалось в том, что она могла работать как на компьютерах PDP-11, стоявших в вычислительном центре университета, так и на домашних микрокомпьютерах студентов.

Независимость операционной системы от аппаратной платформы достигалась путем введения понятия виртуальной p-машины (p-Machine), обладавшей собственным набором инструкций, который назывался p-кодом (p-code). Сама операционная система и все работавшие в ней программы были закодированы на p-коде, поэтому для того чтобы запустить их на новой аппаратной платформе, требовалось всего лишь реализовать для этой платформы интерпретатор p-кода.

Виртуальная p-машина была похожа на обычный компьютер и обладала процессором и памятью. Программы хранились в памяти машины вместе с данными, а все вычисления выполнялись через расположенный в памяти стек. Виртуальный процессор содержал пять регистров, один из которых использовался для хранения адреса текущей выполняемой инструкции (program counter - PC), а остальные обеспечивали работу со стеком.

Платформа .NET использует похожую схему обеспечения независимости программ от аппаратной платформы. Все программы, работающие на платформе .NET, закодированы на языке CIL (Common Intermediate Language), который представляет собой набор инструкций некой абстрактной стековой машины. Основное отличие UCSD p-System от .NET заключается в принципах выполнения программ. Программы, закодированные в p-коде, непосредственно выполнялись интерпретатором, тогда как программы на CIL перед выполнением транслируются в код для конкретного процессора специальным компилятором.

Технология ANDF

Технология ANDF (Architectural Neutral Distribution Format) была разработана в первой половине 1990-х годов в OSF (Open Software Foundation) для увеличения переносимости программного обеспечения. Смысл технологии заключается в разделении процесса компиляции программ на две разнесенные во времени и пространстве фазы:

1. перевод программы в формат ANDF;
2. трансляция программы, представленной в формате ANDF, в исполняемый файл при установке программы на компьютер пользователя.

Формат ANDF не зависит ни от языков программирования, ни от особенностей аппаратных платформ и операционных систем. Программы, распространяемые в формате ANDF, могут быть установлены на любой платформе, для которой имеется транслятор из ANDF в исполняемый код.

Схема использования технологии ANDF показана на рис. 1.2. Для каждого языка программирования реализован компилятор, который генерирует файл в формате ANDF. Такой компилятор называется генератором ANDF (ANDF producer). Для каждой аппаратной платформы реализован инсталлятор ANDF (ANDF installer), который переводит программу из формата ANDF в формат исполняемых файлов.

Рис. 1.2. Схема использования технологии ANDF

Технология ANDF имеет много общего с принципами распространения программного обеспечения, используемыми на платформе .NET. Программы для .NET также распространяются в независимом от аппаратной платформы виде. Более того, программа, устанавливаемая на компьютер пользователя, может быть тут же переведена в код для процессора, используемого в этом компьютере.

Платформа Java

Платформа Java по архитектуре и своим возможностям наиболее близка к платформе .NET. Она была разработана в середине 1990-х годов в Sun Microsystems для бытовых приборов, подключаемых к компьютерным сетям. Затем произошло стремительное развитие Internet-технологий, которое способствовало широкому распространению Java. В настоящее время Java является основным конкурентом платформы .NET.

Краеугольным камнем платформы Java является виртуальная машина, которая отвечает за независимость Java-программ от операционных систем и аппаратных платформ. Набор инструкций этой виртуальной машины (так называемый Java byte-code) может выполняться как на специализированных Java-процессорах, так и путем компиляции в исполняемый код конкретной аппаратной платформы.