Microsoft Windows

Microsoft Windows是由微软为个人计算机、服务器和嵌入式硬件开发的一系列专有图形操作系统。其名称源自用户界面中相互重叠、可调整大小的窗口。该界面于1985年首次发布，是建立在MS-DOS之上的一层外壳。自21世纪初以来，每一个桌面版本都基于Windows NT内核构建。该内核设计始于1993年，为这一系列产品奠定了多任务、安全性和多用户的基础。Windows至今仍是历史上部署最广泛的操作系统之一，其API、文件格式和硬件预期深刻影响了更广泛的计算机科学领域，包括硬件制造商、软件开发者和企业IT实践。

本词条梳理了该产品线从MS-DOS起源，到Windows NT的诞生、Windows XP时期的整合，以及后来的Vista、Windows 7、8、10和11等版本的发展历程。随后解释其技术架构，涵盖内核、进程与内存管理、文件系统、注册表和安全性，接着介绍用户界面、开发平台、版本与支持周期、更新分发、服务器和嵌入式产品线、市场地位，以及该平台伴随而来的法律与隐私争议。

定义与产品系列

Windows 是微软旗下一系列操作系统的统称品牌，涵盖个人电脑客户端、服务器、嵌入式系统以及物联网（IoT）设备。在这个品牌之下，还有一条独立的技术脉络：内核称为 Windows NT，1993 年以 Windows NT 3.1 的名义首次发布，是微软开发的 Windows NT 操作系统的第一个主要版本。两个名称有所重叠，但并不等同。“Windows”指的是产品和营销品牌线，“NT”则指其底层的核心架构。基于这项技术的每个 Windows 版本，即便不能说是 Windows NT 的修订版，也被视为基于 Windows NT。尽管自 1996 年的 Windows NT 4.0 之后，“Windows NT”这一名称就未再用于其他 Windows 版本。本文遵循这一惯例：只要某个版本的内核源自该代码，就算作基于 NT 的版本，无论包装上是否印有该名称。在服务器方面，最新的基于 NT 的版本是 2024 年宣布的 Windows Server 2025。

当前的主要客户端版本是 Windows 11。其最新版本 26H2 也以“Windows 11 2026 更新”的名称推出，于 2026 年 9 月 29 日正式发布，系统版本号为 OS 构建 26300。各方来源对日期的说法不一：Windows Central 将发布日期记为 2026 年 9 月 30 日，而官方公告则于 9 月 29 日由微软服务团队在 Windows 体验博客的一篇文章中发布。26H2 并不需要完整重装，而是以一个小型启用包的形式推送给符合条件的电脑。该启用包约 174 KB，重启一次后即可切换版本号和构建号。使用 26H1 的设备不在此途径之内，推送采用分阶段方式，将在未来几个月内逐步扩大。启用 26H2 后，个人用户的支持周期重置为 24 个月，组织用户则为 36 个月。

本文范围

本文中的“Windows”指微软基于 NT 的产品系列，包括面向消费者和企业的客户端版本、服务器版本，以及共享 NT 技术的嵌入式和物联网产品。早期基于 MS-DOS 的版本仅在解释历史背景所需时才会提及。NT 原本旨在与当时已有的基于 MS-DOS 的 Windows 消费版（包括 Windows 1.0 至 Windows 3.1x）形成互补。因此，这些早期产品在历史部分中加以介绍，而不被视为现代 Windows 系列的一部分。

若干相关产品不在本文范围之内，或另行处理。Xbox 系统软件源自 NT 内核，但本文仅将其作为基于 NT 衍生的平台略作提及，不做详细说明。Windows Phone 和 Windows Mobile 则在有关嵌入式和移动平台的章节中介绍，其中会谈及它们的历史以及微软退出移动市场的情况。此外，泛指任何图形化窗口界面的“窗口”一词，也不在本文讨论范围之内。诸如“Windows 11”之类的版本名称指的是微软的具体发行版本。构建号标注在括号中。营销名称背后的命名惯例和内部构建号将在下一节中讨论。

名称与品牌

"Windows"（视窗）这一名称体现了该产品的核心特征：一种图形化环境，每个程序都显示在一个矩形窗口中，窗口可以在屏幕上移动、调整大小并相互重叠。微软在20世纪80年代初开始开发这一图形外壳，最初使用的是另一个工作名称。1985年11月，该产品以Windows 1.0的形式面世，作为MS-DOS之上的图形层运行。此后四十年间，这个名称一直沿用于整个产品系列，尽管其底层代码先后被替换了两次：先是部分基于DOS的内核，后来又换成了全新的内核。

"NT"这两个字母则与另一个项目有关。新内核的开发始于1988年，其早期文档称之为"NT OS/2"，即微软与IBM公司共同开发的OS/2系统的计划后继者。这两个字母的来源存在争议。两位早期开发者Mark Lucovsky和Dave Plummer表示，该名称源自最初的目标处理器英特尔i860，其内部代号为"N10"，读作"N-Ten"。该处理器采用的正是精简指令集计算风格的微处理器设计。微软后来的营销材料将"NT"解释为"New Technology"（新技术），以强调与基于DOS的Windows产品线的决裂。在1998年的一次问答环节中，比尔·盖茨表示这两个字母已不再有特定含义。Windows NT这一名称从1993年起用于各个版本，但从Windows 2000开始，"NT"便从面向消费者和企业的产品名称中去掉了。它保留在内部版本字符串和许多底层系统组件中，而这一内核谱系至今仍是当前各版本的基础。

版本编号是另一个造成混淆的来源。面向消费者的Windows先是在DOS下发展到3.1，随后跳到95，之后又到8.1，再跃升至10。在内部，NT内核的版本计数方式与营销名称并不相同：Windows 8.1自我标识为NT 6.3，而Windows 10使用的内核版本为10.0。微软从未完整解释为何跳过"9"，一种广为流传的说法与某些软件检测版本字符串是否以"Windows 9"开头有关。无论原因如何，如今营销版本号与内部版本号所指的已不是同一样东西。

自Windows 10起，微软使用年份加半年的标记（如24H2、25H2）来标注功能更新，而对管理员而言，内部构建号如今比这一标签更为重要。Windows 11 26H2的基础构建号为26300，因此运行该版本的机器所报告的构建号以26300开头，例如后续更新中的26300.9550。更早的24H2和25H2版本分别使用构建号26100和26200。命名还显示出另一种分化：26H1是仅面向ARM设备的版本，构建号为28000，因此两个标签中都带有"26"的版本，其构建号和可用范围可能完全不同。微软表示，26H2以启用包（enablement package）的形式交付，与24H2和25H2处于同一服务分支。实际上，此次更新只是开启共享代码中已有的功能，而非安装一套新的代码库，这也是营销版本号和构建号可以改变、而底层平台并无相应变化的原因。

基于 MS-DOS 的起源（1985–1995）

Windows 最初并非独立的操作系统。Windows 1.0 于 1985 年 11 月 20 日发布，是一个运行在 MS-DOS 之上的图形环境。MS-DOS 是 IBM 兼容个人电脑所用的磁盘操作系统。它需要在 DOS 命令行中作为程序启动，通过图形用户界面绘制菜单、图标和窗口，而文件、磁盘和硬件仍由 DOS 管理。Windows 1.0 只能将窗口以互不重叠的平铺方式排列，其多任务是协作式的：每个运行中的程序必须主动让出控制权，因此只要有一个程序停止响应，整个会话就可能冻结。随附的应用程序比较简陋，包括记事本、画图、写字板、计算器和控制面板。Windows 2.x（1987–1988）增加了可重叠的窗口，但该平台仍依赖 DOS，也仍然采用协作式多任务。

1990 年 5 月发布的 Windows 3.0 使该平台在个人电脑上具有了商业价值。它提供三种运行模式：用于兼容原始 8086 的实模式、用于 286 的标准模式，以及用于 386 的增强模式。增强模式使用保护模式、由交换文件支持的虚拟内存，以及虚拟 8086 模式，从而可以同时运行多个 DOS 程序。其外壳引入了程序管理器，用于将应用程序归入程序组；还有文件管理器，使许多文件操作无需输入 DOS 命令即可完成。1992 年 4 月发布的 Windows 3.1 增加了 TrueType 可缩放字体、拖放功能以及对象链接与嵌入技术，并且至少需要 286 处理器。加上更便宜的 386 和 486 机器逐渐普及，这些版本使 Windows 成为个人电脑上使用最广泛的图形环境。Windows for Workgroups 3.11（1993）为小型办公室增加了内置网络功能，但这已超出本时期的范围。

1995 年 8 月 24 日发布的 Windows 95 是 Windows 外壳以现代形式呈现的节点。它引入了“开始”按钮和菜单、带有通知区域的任务栏，以及即插即用的硬件检测。它还利用 VFAT 扩展取代了 FAT 的 8.3 文件名限制，支持最长 255 个字符的长文件名。其资源管理器外壳将文件管理与桌面结合在一起，并为 32 位应用程序提供了抢占式多任务。然而，Windows 95 底层仍然引导 MS-DOS 7.0，为了兼容性保留了 16 位代码和驱动程序，仍然是新旧组件的混合体。Windows 98（1998）和 Windows Me（2000）延续了这一设计。

这一基础的局限是结构性的，而非表面上的。DOS 程序运行在 8086 的实模式分段寻址之下，可用的常规内存约为 640 KB。由于没有硬件强制执行的内存保护，有缺陷的程序可能覆写其他程序乃至系统本身的内存。Windows 3.x 的协作式多任务意味着单个行为异常的应用程序就可能使整台机器停止运行。DOS 没有有意义的用户账户或访问控制概念，其 16 位设计也难以加入企业和服务器客户所需的可移植性、多处理能力和安全功能。微软的解决方案是一个从一开始就设计为 32 位、受保护、可移植的全新内核。该项目于 1988 年以 OS/2 之名启动，后来发展为 Windows NT，下一节将予以讨论。

Windows NT 内核的诞生（1988–1993）

后来成为Windows NT的内核项目始于1988年底，当时微软从Digital Equipment Corporation（DEC，数字设备公司）招募了一批工程师。DEC的PRISM和MICA项目被取消后，Dave Cutler离开DEC加入微软，负责领导后来成为Windows NT的系统开发。Cutler于1988年10月31日入职微软，DEC West团队的其他成员很快随后加入。Cutler此前已是DEC的RSX-11M、VAXELN、VMS和MICA系统的主要设计者，而VMS的主要架构师之一则是与NT设计渊源最常被联系在一起的人物。各方说法对于有多少设计被沿用存在分歧。有一种说法指出，Cutler为NT设计的架构深受MICA诸多方面的启发；而VMS的影响通常被描述为总体设计理念上的影响，而非共享代码。

该团队的目标是针对基于DOS的Windows产品线的局限性而设定的。Windows NT 3.1是一个现代化的32位可移植操作系统，支持多处理器系统。可移植性是一项刻意的布局：这是一项至关重要的长期对冲，确保在当时普遍预测RISC处理器会从Intel手中夺取个人电脑市场的情况下，微软不会落后。安全性和多用户运行则借鉴了DEC的传统；Cutler早先在RSX-11M上的工作以将多任务、多用户内核塞进极其有限的内存而闻名。因此，首个版本支持Intel x86、DEC Alpha和MIPS R4000处理器，使该架构不局限于单一芯片家族。

OS/2 的起源

该项目最初并非一款Windows产品。Windows NT最初计划作为OS/2 3.0发布，OS/2是微软与国际商业机器公司（IBM）联合开发的操作系统的第三个版本。转折点出现在1990年Windows 3.0发布之后。微软决定将尚未发布的NT OS/2的主要应用程序编程接口，从扩展的OS/2 API改为扩展的Windows API。到1990年8月，NT项目的主要重心转向开发32位版本的Windows，而OS/2子系统最终被缩减为仅支持字符模式的OS/2 1.x应用程序。这一决定引发了微软与IBM之间的紧张关系，两家公司的合作最终破裂。IBM独立继续开发OS/2，微软则继续开发已更名的Windows NT。

发布与首批版本

开发历时数年，产品推出进展缓慢。1991年和1992年曾进行过早期演示。Windows NT 3.1是微软Windows NT系列服务器和商用桌面操作系统的首个版本，于1993年7月27日交付生产（RTM）。关于确切日期，各方说法不一：有一种说法给出的发布日期为1993年7月26日，另一来源则将RTM日期列为7月27日。版本号的选择参照了当时的桌面产品：由于用户界面外观相似，该版本号与微软当时最新的操作环境Windows 3.1保持一致。该版本提供两种版本：Windows NT 3.1和Windows NT Advanced Server。

硬件需求使该产品难以普及。其最低内存要求为12MB（x86版本；RISC版本为16MB），在1993年，NT 3.1远远不可能成为主流操作系统。Windows NT直到近十年后才最终完全取代Windows 3.1及其衍生产品。即便如此，NT 3.1引入的基础内核仍成为后续系统的基石：该基础操作系统内核至今仍用于32位版本的Windows 7，并（经扩展后）用于64位版本；此外，NTFS文件系统也延续至今。

从 Windows 2000 到 Windows XP 的整合（2000–2001）

Windows 2000 最初是 Windows NT 4.0 的继任者。它由之前的 Windows NT 桌面操作系统发展而来，最初被称为 Windows NT 5.0，1998 年才改名为 Windows 2000。微软于 1999 年 12 月 15 日完成制造发布（RTM），并于 2000 年 2 月 17 日上市零售。它面向的是企业而非家庭用户：Windows 2000 是为商业用户设计的，而 Windows Me 则面向家庭用户。

对企业而言，它最重要的功能是 Active Directory。它取代了 Windows NT 早期的域模型，以一种全新的方式组织网络资源。其层级结构让管理员能够集中应用用户和计算机策略、管理账户，并统一部署软件和更新，这也是许多企业迁移到 Windows 2000 的主要原因之一。在随后的几年里，微软以捆绑的形式发布更新：Windows 2000 共推出了四个服务包和一个更新汇总包，其中服务包 1 于 2000 年 8 月发布，服务包 2 于 2001 年 5 月发布，服务包 3 和 4 分别于 2002 年 8 月和 2003 年 6 月发布。原定的第五个服务包被取消，2005 年微软转而为 Windows 2000 服务包 4 发布了更新汇总包 1，其中包含一系列与安全相关的热修复及其他重要修复。

Windows XP 是微软两条桌面产品线最终合并的节点。在此之前，桌面版 Windows 分为基于 MS-DOS 的 9x 系列和 NT 系列。Windows 9x 是一系列建立在 MS-DOS 之上的操作系统，共有四个完整版本：Windows 95、Windows 98 第一版、Windows 98 第二版和 Windows Me。NT 系列在 20 世纪 90 年代和 21 世纪前十年主要面向企业市场。两条线路是分别开发的，直到近五年后的 Windows XP，Windows NT 与基于 DOS 的 Windows 版本才真正统一。这段开发历史解释了这种分裂的原因。根据与原始设备制造商（OEM）签订的合同义务，微软需要在 9x 系列中推出一个过渡性的操作系统版本——Windows Me，以便在基于 NT 的消费级系统开发期间满足消费者的需求。代号为 Neptune 的消费级项目，与面向企业、代号为 Odyssey 的 Windows 2000 继任项目合并为一个项目，最终成为 XP。它于 2001 年 8 月 24 日完成制造发布，同年 10 月 25 日上市零售。它最初同时推出家庭版和专业版，分别面向家庭和商业用户。两个版本共享相同的 NT 基础，这是自 1992 年的 Windows 3.1 以来，Windows 首次同时服务于这两个市场。

这次过渡对现有用户来说并不顺利。Windows 98、Me 和 2000 的用户都可以升级到 Windows XP。Windows XP 的最终版本不再支持从 Windows NT 3.51 和 Windows 95 升级，至少需要 Windows 98 或 NT 4.0。升级 NT 系统本身也有其限制：运行 Windows NT 4.0 或 2000 的计算机不能升级到 Windows XP 家庭版，只能升级到专业版。微软还建议管理员先将 NT 4.0 系统更新到最新状态，因为运行 NT 4.0 的计算机至少需要安装 SP5，最好是 SP6a。服务包是这些修复的主要载体，因为它们之后会由各个单独的更新和修复打包而成。

XP 的安全状况在服务包 2 推出后发生了变化。据微软称，服务包 2 确立了更强的默认安全设置，其中防火墙默认处于启用状态。微软还将网络防护、内存保护、更安全的电子邮件处理、更安全的浏览以及改进的计算机维护列为此次发布的重点。这些改变意义重大，因为 XP 此时已成为家庭和办公电脑的主流平台，而且与其所取代的面向消费者的 9x 系统相比，它更容易受到网络攻击。

XP 的服役周期异常漫长。其主流支持于 2009 年 4 月 14 日结束，扩展支持于 2014 年 4 月 8 日结束，部分例外情况则持续到 2019 年 5 月 14 日。即使在后续版本问世之后，它的流行度依然持续：截至 2012 年 4 月，Windows XP 仍是全球使用第二广泛的计算机操作系统。较长的支持期使得许多家庭和组织得以推迟升级，这也减缓了 Windows Vista 及后续版本的普及速度。相比之下，Windows 2000 的扩展支持于 2010 年 7 月 13 日结束。

Vista、Windows 7 与 Windows 8：技术与界面的尝试（2007–2013）

Windows Vista 是第一款基于 NT 内核的客户端版本。微软自 2000 年起便将该内核线保留给商业用户，而 Vista 将公司大量的安全与图形技术带入了消费市场。其视觉层为 Aero，利用 GPU 合成带有半透明边框和实时缩略图的窗口。Vista 还引入了用户账户控制（User Account Control），使普通应用程序默认以标准用户令牌运行，除非管理员批准提权。64 位版本强制要求驱动程序签名，网络协议栈也被重写，新增原生 IPv6 支持和全新的 TCP/IP 实现。然而，评论界批评其开机时间过长、与现有硬件和软件的兼容性较差，且弹出确认提示过于频繁。许多贴有“Vista Capable”标签的电脑运行起来十分吃力，其带来的负面声誉比技术上的改进持续得更久。

Windows 7 于 2009 年 10 月 22 日正式发布，它与 Vista 采用相同的内核和驱动程序基础，但重点在于调优而非架构革新。微软降低了内存和启动开销，提高了稳定性，并重新设计了任务栏，使固定程序和跳转列表更易于访问。Aero Snap 功能允许用户将窗口停靠到屏幕边缘，“库”功能则可将多个文件夹中的文件归类显示。为了兼容性，微软在部分版本中提供了 Windows XP 模式，即通过虚拟机运行一份正版 XP，以支持旧应用程序。该版本销售火爆，成为使用最广泛的 Windows 版本之一，这也意味着其后续的支持期限影响到了庞大的既有用户群。不过，其兼容性上的取舍是真实存在的：大量应用程序和驱动程序是围绕旧版 Windows 设计的，而虚拟化的变通方案并非对每位用户都切实可行。

Windows 8 在界面变革上走得更远。该版本于 2012 年 10 月 26 日发布，用由实时磁贴构成的全屏“开始”屏幕取代了开始菜单，并推出了 Windows 应用商店，供以“Metro 风格”设计的应用使用，这类应用全屏运行并支持触控输入。桌面依然保留，但已退居次要地位，专为传统桌面编写的程序无法使用这一新的应用模型。许多依赖鼠标和键盘的桌面用户对这一改动感到无所适从，而缺少开始按钮也让非触控设备的导航变得更加困难。Windows 8 同时内置了防病毒功能，重写了任务管理器，并缩短了启动时间，但这些改进很快便被界面之争所掩盖。

Windows 8.1 于 2013 年 10 月 17 日以免费更新的形式发布，它在不放弃触控导向设计的前提下回应了批评。桌面上重新加入了开始按钮，但点击后打开的是“开始”屏幕，而非旧式弹出菜单。用户还可以选择直接启动到桌面，此次更新还增加了更多个性化选项，并支持将两个应用并排贴靠。这一部分的回撤表明，微软低估了现有用户对桌面工作流程的珍视，也说明同一套界面很难同时兼顾平板电脑和传统电脑。

这一时期的主要经验影响了后续的产品决策。与已安装软件和硬件的兼容性成为坚定的优先事项，微软也越来越倾向于以渐进的方式引入外壳层面的重大改动。Windows 8 的经历还为 Windows 10 重新引入开始菜单，以及将桌面体验与面向触控的应用模型分离的决定提供了依据。这些变化将在后续章节中讨论。

Windows 10 和 Windows 11：持续服务与年度更新（2015–2026）

2015 年 7 月，Windows 10 作为最后一个带编号的 Windows 版本发布。微软没有再推出新的大版本，而是将其作为一项服务提供，持续发布功能与安全更新，这一模式常被称为持续交付。该系列以一个最终功能版本收尾：当前版本 22H2 是 Windows 10 的最后一个版本，所有版本在该日期前都保持支持，并按月发布安全更新。Windows 10 的支持于 2025 年 10 月 14 日结束。此后，微软不再为这些电脑提供安全修复和技术支持，但它们仍可继续运行。对于无法更换新硬件的用户，微软提供了"扩展安全更新"（ESU）计划，这是面向个人用户的新选项。ESU 注册不提供其他类型的修复、功能改进或产品增强，也不附带技术支持。注册期限至该计划于 2027 年 10 月 12 日结束为止。

Windows 11 于 2021 年 10 月发布，改变了硬件基线。重新设计的外壳（包括居中的任务栏）是最明显的变化，但影响更深远的是资格要求。Windows 11 的硬件要求比 Windows 10 更严格，需要较新的处理器、安全启动（Secure Boot）和 TPM 2.0。因此，许多旧电脑无法升级，这使得 Windows 10 的支持终止日期对机构和家庭用户都成了现实问题。

年度功能更新节奏

Windows 11 系列现在改为每年发布一次功能更新。2026 年的更新 Windows 11 26H2 版本（宣传名称为"Windows 11 2026 更新"）于 2026 年 9 月 29 日开始推送。其内部版本号为 26300；8 月下旬进入发布预览通道的预览版本为 26300.9278。

本轮更新的主要新意在于交付方式。运行 24H2 或 25H2 的电脑可以通过一个轻量的启用包和一次重启升级到 26H2，而部分 26H1 设备被排除在外，因为它们使用的是不同的 Windows 核心。所需的大部分代码已经存在于已更新的 24H2 和 25H2 系统中，只是在启用包激活之前处于未启用状态。该启用包有一个前提条件：系统必须已安装 9 月 22 日的 KB5124010 预览更新或更新的累积更新。由于推送是分阶段进行的，符合条件的电脑可能不会立即收到。微软自己的解释是，25H2 中新增的功能已通过每月更新提供，因此 26H2 的启用包主要是开启已存在的功能。25H2 中默认禁用的部分功能，在 26H2 中会被开启。

支持周期与 24H2 截止日期

支持周期现在取决于版本（edition）。安装 26H2 会将支持周期重置为：消费者版本 24 个月，企业版和教育版 36 个月。这对仍在运行 24H2 的电脑影响最为直接。对于 24H2 家庭版和专业版，最后一次安全更新将在 2026 年 10 月 13 日的补丁星期二（Patch Tuesday）发布。微软的生命周期页面显示结束时间为 10 月 14 日太平洋时间上午 6:59，有一项分析指出，这看起来是截止时间显示方式的差异，而非政策不同。24H2 的企业版和教育版支持至 2027 年 10 月 12 日，不过部分列表给出的是 2027 年 10 月 13 日。

在截止日期后仍停留在 24H2 的设备可以继续工作，但不再收到修复。目前尚未宣布针对 Windows 11 24H2 家庭版或专业版的类似扩展安全更新选项。微软为非托管的家庭版和专业版设备规划的路径是自动升级到 25H2，其支持期将延续至 2027 年 10 月。通过策略控制功能更新时机的管理员需要检查这些设置：如果策略出于稳定性考虑而推迟功能更新，整个设备群可能会在不知不觉中停留在 24H2，并越过截止日期。

评估

从带编号的版本转向持续服务，降低了每次更新的干扰，也缩短了修复与交付之间的时间间隔，但同时也使普通用户更难察觉支持期的时间。一个版本可能已经停止服务，而电脑外观上毫无变化，这也是两级生命周期（家庭版和专业版较短，企业版和教育版较长）对网络安全和规划都很重要的原因。每次功能更新的采用情况也参差不齐，这与创新扩散研究中描述的规律相符：早期采用者迅速行动，而许多受管理的设备群则要等待测试和审批。

内核架构与执行体层

混合设计与特权边界

Windows NT 的内核通常被归为混合式设计。内核、硬件抽象层（HAL）、驱动程序，以及一系列称为执行体（Executive）的服务，都运行在内核模式下。内核模式之外的代码则受到限制：应用程序和用户模式子系统能访问的系统资源有限，而内核模式代码可以不受限制地访问内存和外部设备。因此，用户模式子系统并不直接操作硬件，而是通过 I/O 管理器把设备相关的工作交给驱动程序处理。正是这种划分使系统能够防范有缺陷或怀有恶意的应用程序代码。

执行体组件

执行体是内核模式服务的主体，其代码位于 ntoskrnl.exe 文件中。它被划分为若干命名的管理器，包括缓存管理器、配置管理器、I/O 管理器、本地过程调用设施、内存管理器、对象管理器、进程结构，以及安全引用监视器。

对象管理器是各组件共用的入口。其他执行体子系统，尤其是系统调用，都要经由它才能访问 NT 资源，这减少了重复的资源管理代码以及随之而来的缺陷。应用程序通过句柄引用这些资源，每个句柄的作用类似于 UNIX 的文件描述符，是指向内核资源的不透明引用。按名称打开对象时会进行安全检查，之后使用已有句柄时，则只能进行打开时被授予的那些访问操作。

I/O 管理器负责操作系统的全部输入与输出。其请求以 I/O 请求包（I/O request packet）的形式传递，这种设计也支持异步完成。这种以数据包驱动的方式在“数据包驱动 I/O 模型”中有所说明，该模型使用 I/O 请求包（IRP）和异步 I/O。访问控制由安全引用监视器执行，它阻止应用程序在未获授权的情况下使用系统资源。另一方面，进程管理器负责进程的创建与删除。

硬件抽象层与内核

内核本身位于硬件抽象层与执行体之间。它提供多处理器同步、线程与中断的调度和分派，以及陷阱与异常处理。硬件抽象层用于隔离与平台相关的代码：它对内核的大部分部分屏蔽了硬件差异，因此硬件变化时，大多数内核模式代码无需修改。早期 NT 文档认为这一层有助于向新处理器系列迁移；有资料指出，硬件抽象层简化了操作系统向 IA-64 等新处理器架构的移植。

驱动程序按层级排列。内核模式驱动程序分为三个层级：高层驱动程序、中间层驱动程序和底层驱动程序。最底层包括直接控制设备的传统 Windows NT 设备驱动程序，或即插即用（PnP）硬件总线的驱动程序。

启动流程

在 NT 3.1 至 Windows XP 中，启动路径始于 NTLDR（NT 加载器），它是直到 Windows XP 和 Windows Server 2003 为止所有 Windows NT 版本的引导加载程序。NTLDR 还负责加载硬件抽象层（HAL.DLL），该层使内核与硬件相隔离。在后来的版本中，这一角色由操作系统加载器承担。Winload 会初始化磁盘和硬件访问所必需的核心引导启动驱动程序，执行内核模式驱动程序的签名验证，并在第三方内核驱动程序之前启动 ELAM 驱动程序。随后，它将 ntoskrnl.exe 和 hal.dll 读入内存；hal.dll 负责抽象硬件差异，并为内核提供一致的接口。系统运行后，内核会创建 System 进程（用于承载设备驱动程序的线程），然后启动会话管理器子系统（SMSS）和客户端/服务器运行时子系统（CSRSS）。

环境子系统与 WoW64

用户模式层包括环境子系统，用于运行为多种不同类型操作系统编写的应用程序，此外还有一个完整子系统，代表它们执行与系统相关的工作。

WoW64 是在 64 位版本上运行 32 位程序的兼容层。在 64 位 x64 Windows 上可以运行 32 位 x86 应用程序，在 64 位 ARM64 Windows 上则可以运行 32 位 x86 和 32 位 ARM 应用程序。其性能取决于处理器。由于 x64 处理器可以原生执行 x86 指令，WoW64 在该平台上的运行速度与 32 位 Windows 大致相当；而在安腾（Itanium）和 ARM64 上，更多软件环节需要参与模拟，性能会受到影响。在 ARM64 上，该层为每种客户架构使用独立的组件：分别借助 XTAJIT.DLL 和 WOWARMW.DLL 模拟 x86 应用程序与 ARM32 应用程序，原因是不少随系统附带的 Windows 应用程序在 Arm 平台上仍为 32 位。WoW64 还将 32 位与 64 位应用程序的注册表视图分开，但也存在限制：只包含 32 位内核模式设备驱动程序的 32 位应用程序，或嵌入纯 64 位进程组件进程空间的 32 位应用程序，无法在 64 位平台上执行。

进程、线程与内存管理

Windows NT 将执行单位与资源所有权单位区分开来。进程是一个容器，持有地址空间、安全上下文以及资源句柄；调度器分派的则是线程，而非进程。每个线程都有当前优先级和基本优先级。基本优先级继承自所属进程及其相对设置，当前优先级则会随时间在基本优先级之上或之下浮动。内核提供 32 个优先级级别：16 至 31 级保留给实时任务，0 至 15 级用于普通的、动态调整的线程。

调度与优先级调整

调度是抢占式且基于优先级的。较高优先级的就绪线程可以打断较低优先级正在运行的线程；同一级别的线程则以轮转方式共享处理器，每个线程获得一个时间片（量程）。调度器还会尽量让线程保持在其首选处理器上运行，以便其缓存内容和邻近内存持续有效。线程还可以通过亲和性掩码被限制在一组指定的处理器上运行。

为了让交互式程序保持响应，内核会临时提高部分线程的动态优先级。这种提升会授予那些将窗口切换到前台的线程，以及因所等待的事件发生而被唤醒的线程。消耗完整个时间片的线程（尤其是受 CPU 限制的线程），其优先级会逐渐回落到基本优先级。内核还处理一些并发隐患，例如优先级反转：高优先级线程等待一个被低优先级线程持有的锁。早期的 NT 版本使用随机化的提升机制，使就绪的锁持有者能够运行足够长的时间以离开临界区；后续版本则以更具确定性的机制取代了这种做法。这类提升与共享资源的同步机制密切相关，而糟糕的加锁习惯仍可能在应用程序代码中导致数据竞争。

虚拟内存

每个进程都拥有自己的虚拟地址空间，内存管理器通过页表将其映射到物理内存（RAM）上。不在内存中驻留的页面可以存放在磁盘上的一个或多个页面文件中，内存管理器会按需将其换入。每个进程都有一个工作集，即当前驻留在物理内存中的页面集合，内存管理器会根据可用内存和需求对其进行收缩或扩展。已提交的私有页面和共享页面在首次对用户模式可见之前会被清零填充，以防止其他进程的残留数据发生泄漏。

内存映射文件允许进程将文件的某个区域当作内存来使用。应用程序创建一个节（section）对象，其后备存储可以是文件或页面文件，然后将该对象的视图映射到自己的地址空间中。多个进程可以映射同一个节，这正是共享内存的基础，也是高效加载 DLL 和可执行文件的依据。

地址空间布局随机化（ASLR）是一项安全措施，它会随机化可执行文件、库、栈和堆的基址。其目的是在内存损坏漏洞被发现后，让攻击者更难预测代码或数据将驻留在何处。其有效性取决于二进制文件是否使用兼容的选项编译，以及是否配合其他防护机制（例如不可执行页保护）共同工作。

多处理器与 NUMA 支持

Windows NT 运行于对称多处理系统之上，在这种系统中，所有处理器都可以执行内核代码，任何就绪线程都可以在任一可用处理器上运行（受亲和性限制）。在非统一内存访问（NUMA）系统上，处理器被划分为若干节点，对于某个节点中的处理器而言，本节点的内存访问速度更快。内存管理器会尝试优先从发出请求的处理器所在节点满足分配请求，当本地内存耗尽时再回退到其他节点。调度器也会配合这一机制，优先将线程安排到与其所用内存位于同一节点的处理器上。应用程序可以通过 Win32 函数（例如支持 NUMA 的虚拟内存分配 API）查询节点拓扑，并为内存分配指定首选节点，这对内存密集型的服务器工作负载很有用。

内核对象、句柄与作业对象

执行体管理的大多数资源，包括进程、线程、文件、事件、互斥体、节和信号量，都以内核对象的形式表示。用户模式代码从不直接访问这些结构，而是获得一个句柄，即对象管理器维护的每进程句柄表中的一个不透明索引。句柄携带访问权限，在使用时进行检查；只要仍有未关闭的引用，句柄就会使对象保持存活。这种间接层使内核能够可靠地验证、审计和回收资源。

作业对象将一个或多个进程组合在一起，使其可以作为一个整体进行管理。作业可以对其成员的 CPU 时间、内存使用量、进程数量及亲和性施加限制，并且可以整体终止。服务器软件、沙箱和应用容器广泛使用作业对象，以强制执行资源边界，而单个进程本身无法独立保证这些边界。

文件系统、存储与注册表

Windows 的存储体系以 NTFS 为基础，NTFS 由微软于1993年随 Windows NT 3.1 推出。此外还有一组配套功能：用于可移动介质的 FAT 系列格式、用于服务器高可靠卷的 ReFS、名为注册表的分层配置存储，以及卷影副本等卷级服务。这些组件的设计体现了 NT 内核的目标：把安全性和可恢复性交给文件系统本身来保障，而不是留给应用程序自行处理。

NTFS

NTFS 的诞生源于 FAT 格式的局限，FAT 不支持单个文件的权限控制、日志记录和压缩。NTFS 1.0 于1993年随 Windows NT 3.1 发布，是最初的版本。命名数据流和访问控制列表在 NT 3.5 的 NTFS 1.1 中加入，压缩功能随后在 NT 3.51 中出现（NTFS 压缩支持于 Windows NT 3.51 中添加）。Windows 2000 时代的 NTFS 3.0 增加了磁盘配额、通过加密文件系统实现的文件级加密、稀疏文件、重解析点以及更新序列号（USN）日志。

文件的全部元数据，包括文件名、时间戳、大小和访问权限，都以记录的形式保存在主文件表中。由于每个属性都有类型且可以省略，新功能无需重新设计卷的布局即可加入。日志机制的工作方式是在元数据变更提交之前先行记录，因此在断电或崩溃之后，卷可以回滚到一致的状态。访问控制列表决定哪些用户和用户组可以读取、修改或删除每个文件或文件夹，加密和压缩则可以按文件或按文件夹应用。

备用数据流是附着在文件主要无名数据流旁边的额外命名数据流。它们使应用程序和备份工具能够存储元数据，而不改变可见的文件内容。这一特性也使其成为恶意载荷的已知藏匿之处：数据流可以携带数据而不改变文件所报告的大小，这一点对于取证分析人员和终端安全产品而言十分重要。

FAT、exFAT 与 ReFS

FAT 系列格式主要因兼容性和可移动介质而继续保留。FAT32 不支持文件权限和日志，对大文件的实际支持也很有限，因此在需要跨操作系统使用的U盘和移动硬盘上通常采用 exFAT。这些格式并非 Windows 内部存储设计的重点。

ReFS 是为服务器环境下的数据完整性而设计的。它与存储空间集成，存储空间是一个存储虚拟化层，支持数据镜像和条带化，也支持在多台机器之间共享存储池。其清理（scrubbing）进程会定期读取所有镜像副本并校验其校验和，然后用良好的副本替换损坏的副本。存储空间允许管理员将多块磁盘组合成一个存储池，并从该存储池中创建具有不同容错级别的分区，例如双向或三向镜像以及奇偶校验。Windows 和 Windows Server 还提供 ReFSUtil 命令行工具，用于从严重损坏的 ReFS 卷中抢救文件。

注册表

注册表是一个分层数据库，保存操作系统、已安装软件、硬件以及各个用户的配置设置。它的树状结构由若干配置单元（hive）组成，每个配置单元在磁盘上对应一个文件：计算机范围的配置单元位于 HKEY_LOCAL_MACHINE（HKLM）之下，当前用户的配置文件位于 HKEY_CURRENT_USER（HKCU）之下，所有已加载的用户配置文件位于 HKEY_USERS（HKU）之下。系统配置单元位于 C:\Windows\System32\Config，并在启动早期加载，这也是它们在 Windows 运行期间保持锁定的原因。NTUSER.DAT 等用户级配置单元则位于各用户的配置文件夹中。在磁盘上，配置单元采用二进制格式，开头是一个包含序列号和时间戳的基本块，随后是若干4 KB 的 bin，bin 中包含长度可变的单元格（cell）。

管理员通常使用图形化编辑器 regedit，或在命令行中使用 reg.exe 来查看注册表。取证人员则会在更底层进行操作，因为图形界面无法显示已删除的键，而被锁定的配置单元必须离线读取或从副本中读取。获取这些数据的常用方式包括利用卷影副本或直接访问原始磁盘。

卷影副本与卷功能

卷影复制服务可以为整个卷创建某一时间点的快照，并为节省空间而省略临时项目，例如分页文件。每个卷最多可以保存512个软件卷影副本，但默认情况下，“共享文件夹卷影副本”功能只保留64个。该上限可以通过 MaxShadowCopies 注册表值进行修改。卷影副本存储区的最小尺寸在小容量卷上默认为32 MB，在较大的卷上默认为320 MB。快照不能替代备份，因为它们通常与所保护的数据位于同一块物理磁盘上。

其他存储功能还包括动态磁盘，它允许卷跨越多块物理磁盘；以及存储池（存储空间），它将多块磁盘组合为具有容错能力的逻辑池，并可在其上格式化为 NTFS 或 ReFS。

安全架构

Windows 的访问控制建立在身份对象之上。每个用户账户、组和计算机账户都有一个安全标识符（SID），这是一个长度可变的值，系统将其存储在安全数据库中，一旦标识了某个主体，就不会再重新分配。登录时，系统会创建访问令牌，其中包含用户的 SID、用户所属组的 SID、当前会话的登录 SID、该账户持有的特权，以及默认的自主访问控制列表（DACL）。用户启动的每个进程和线程都带有该令牌的副本，因此内核会根据发出请求的代码背后的身份来判断每一个请求。

当线程请求访问某个可保护对象（如文件、注册表项或进程）时，内核的安全引用监视器会将令牌与该对象的安全描述符进行比较。DACL 包含访问控制项（ACE），用于允许或拒绝特定 SID 的特定权限。显式拒绝项先于显式允许项进行评估，继承的条目排在显式条目之后，因此匹配的拒绝项通常会覆盖允许项。如果没有任何 ACE 与令牌中的任何 SID 匹配，则拒绝访问。独立的系统访问控制列表（SACL）管理的是审计而非权限。某些特权（例如调试特权）可以让账户绕过部分此类检查，因此这类权限受到严格限制，获得这些权限的攻击者也被视为高度危险。

用户账户控制

在 Windows Vista 之前，许多用户日常都以管理员权限运行，因此他们启动的任何恶意程序都会继承对计算机的完全控制权。Vista 中引入的用户账户控制（UAC）改变了这一状况：它为管理员提供两个令牌，一个是用于日常工作的过滤后的标准令牌，另一个是完整的管理员令牌，后者只有在用户同意提权提示后才会生效。该提示通常显示在安全桌面上，这是一个独立的屏幕，普通程序无法在其上绘制内容或点击穿透。需要提升权限的标准用户必须提供管理员账户的凭据。完整性级别增加了另一层保护：进程被标记为低、中、高或系统级别，较低完整性的进程通常被拒绝写入较高完整性的对象，从而限制了被攻陷的浏览器或文档阅读器能够修改的内容。

启动与设备保护

保护在 Windows 加载之前就已开始。在 UEFI 系统上，安全启动（Secure Boot）会根据固件中保存的密钥检查引导加载程序和早期驱动程序的数字签名，确保未签名或被篡改的启动组件不会被执行。Windows 11 要求固件同时支持安全启动，并配备 2.0 版可信平台模块（TPM）。TPM 是一种专用的安全密码处理器，用于存储密钥并记录启动组件的度量值。Windows 在度量启动（measured boot）中使用这些度量值，BitLocker 则利用 TPM 保护卷加密密钥，使其仅在启动链与预期状态一致时才会释放。如果启动路径发生变化，例如固件被篡改或更换了硬件，BitLocker 会要求输入恢复密钥，而不会自动解锁驱动器。正是这一设计，使微软在 2021 年 6 月宣布 Windows 11 时，将 TPM 2.0 列为基本要求。

基于虚拟化的安全

基于虚拟化的安全（VBS）利用虚拟机监控程序（即 Hyper-V 运行于操作系统之下的精简软件层）创建隔离的内存区域，即使普通内核拥有完全权限，也无法读写这些区域。Windows 依靠虚拟安全模式和虚拟信任级别来分隔这些区域。Credential Guard 利用这种隔离机制，将域账户的 NTLM 密码哈希和 Kerberos 票据授予票据移出普通本地安全机构（LSA）进程的可访问范围，因此转储 LSASS 内存的工具无法获得有用信息。基于虚拟化的代码完整性（HVCI），也称为内存完整性，使用同样的机制确保内核模式下只能执行经过验证的代码。Windows 安全中心将这些保护功能归入“核心隔离”标题之下。这些功能依赖硬件虚拟化支持，在某些虚拟机以及驱动程序不兼容的设备上可能无法使用或被禁用。

内置杀毒软件

Microsoft Defender 防病毒随 Windows 一同提供，作为核心组件运行，提供实时扫描、云端检测以及自动病毒定义更新。它以 SYSTEM 账户并拥有较高权限运行，因此微软增加了防篡改保护，以防止恶意软件将其关闭。Defender 可以与第三方安全产品并行运行，也可以在其存在时让位，其状态会通过 Windows 安全中心应用程序显示。

用户界面与外壳

Windows 桌面以资源管理器（Explorer）为核心，它既是图形外壳，也是文件浏览器。资源管理器负责绘制桌面背景和图标、任务栏、开始菜单、通知区域（系统托盘及其弹出面板），以及正在运行的程序窗口。窗口管理（包括移动、调整大小、最小化，以及将窗口贴靠到屏幕的特定区域）由外壳和内核模式图形栈中的窗口管理器处理。外壳与操作系统内核是分开的，因此可以被替换。第三方外壳替代品已经存在了几十年，这种分离也是界面屡次变化的原因之一。

外壳经过多次重新设计。Windows 3.x 使用程序管理器（Program Manager）将应用程序组织成程序组，并配有文件管理器（File Manager）。Windows 95 用基于资源管理器的外壳取代了这一模式，并引入了开始菜单和任务栏。开始菜单自 Windows 95 起引入，除 Windows 8 外，所有版本的 Windows 都设有开始菜单。Windows 8 用为触控输入设计的全屏“开始”屏幕取代了它，而采用率数据表明，大多数消费者和企业都不喜欢这一改动。Windows 8.1 恢复了开始按钮，但菜单本身直到 2015 年的 Windows 10 才回归。该版本将 Windows 7 的应用图标列与 Windows 8 中对触控友好的“动态磁贴”侧栏结合起来。平板模式则会在设备脱离键盘和鼠标使用时，将开始菜单切换为全屏布局。

Windows 11 于 2021 年发布，采用了 Fluent 风格的视觉语言，具有圆角、半透明材质和居中的任务栏，同时以修订后的形式保留了 Windows 10 引入的开始菜单布局。后续功能更新仍在持续调整外壳。例如，26H2 更新增加了新的自定义选项、位置调整，以及开始菜单和任务栏的小尺寸视图选项。

输入与无障碍

外壳支持键盘、鼠标、触控和触控笔输入。键盘导航依赖 Tab 键、方向键和 Enter 键，以及用于打开开始菜单、任务栏、窗口贴靠和通知面板的 Windows 键组合。触控和触控笔输入由同一外壳处理，在平板导向模式下点击目标更大，并在支持的硬件上提供触控笔专属功能。

无障碍功能集中在“轻松使用”设置下，包括讲述人屏幕阅读器、放大镜、高对比度主题、屏幕键盘、字幕，以及减少动态效果和透明效果的选项。由于这些功能位于外壳和无障碍框架中，而非各个应用程序内，它们适用于界面的大部分区域，不过第三方软件对其支持的完整程度各不相同。

设置与控制面板

Windows 有两套配置界面。经典的控制面板是可追溯到 1990 年代的 Win32 应用程序，目前仍承载硬件、驱动程序和部分管理任务的工具。“设置”应用最初于 Windows 8 中作为面向触控的电脑设置面板推出，此后每个版本都增加了更多选项。迁移是逐步进行的。微软表示，将谨慎地迁移控制面板中的剩余功能，因为存在大量不同的网络和打印机设备及驱动程序，必须保证它们继续正常工作。部分工具，例如 BitLocker 驱动器加密管理、高级声音选项、文件资源管理器选项、设备和磁盘管理，以及某些恢复控制，在 2026 年的报道中仍只能在控制面板中使用。微软已宣布有意最终淘汰 Win32 控制面板，但尚未设定移除日期，因此两套界面在当前版本的 Windows 11 中并存。

因此，用户常常会在两个地方遇到同一个选项。对这一过渡的评论指出，设置中的某些选项可能要点击好几层才能找到，而控制面板则直接显示它们。结果是双界面并存的时期持续很长，管理员和高级用户至今仍需在两者之间切换。

应用程序编程接口与开发平台

Win32 与 COM

Win32 API 是该平台长期存在的核心。它是一组可由 C 语言调用的函数，通过 kernel32、user32、gdi32 等系统库提供，并支撑 Windows 软件从 32 位时代延续到如今的 64 位版本。大量已安装的 C 和 C++ 软件仍在依赖它运行。组件对象模型（COM）与 Win32 并存，是一种二进制标准，使对象能够跨语言和跨进程边界被调用。它的后继技术，如 WinRT，保留了同样的基本理念。

从 .NET Framework 到现代 .NET

微软的托管平台始于 WinForms。微软于 2002 年推出该产品，作为在 .NET 中构建 Windows 桌面应用的 UI 库。它以面向 .NET、面向对象的 API 封装了同样的标准 USER32 控件。2006 年，微软在 .NET Framework 3.0 中引入了 WPF。WPF 并非封装旧控件，而是拥有自己的布局与渲染管线，其界面通常使用 XAML 定义。

.NET Framework 与 Windows 紧密绑定，与 Windows 深度集成，提供 COM 互操作、注册表访问和 Windows 身份验证等功能。现代 .NET 源自 .NET Core，于 2016 年首次发布，其设计目标是跨平台运行。它的桌面 UI 框架 WinForms 和 WPF 仍运行在 .NET Core 上，但仅限于 Windows。实际效果是，Windows 专用的 UI 技术栈now与通用运行时分离开来，而遗留的 .NET Framework 应用通常只进行维护，而不再重新开发。

相继出现的原生 UI 框架

微软推出了多个面向 Windows Runtime 的 UI 框架。Silverlight 是一项基于浏览器承载的技术，寿命很短，此处不做详细讨论。通用 Windows 平台（UWP）随 Windows 10 出现：它于 2015 年随 Windows 10 推出，旨在实现微软为所有 Windows 设备打造统一应用平台的愿景。UWP 应用运行在沙盒中，主要通过 Microsoft Store 分发，这限制了它对传统桌面软件的吸引力。有分析将其描述为沙盒化、通过 Store 分发的后继者，但从未真正在企业桌面应用领域站稳脚跟。

WinUI 是对此的回应。第一代 WinUI 2 与操作系统和 Windows SDK 紧密耦合。WinUI 3 则实现了解耦：它通过 Windows App SDK 发布，并在 2021 年随 Windows App SDK 1.0 正式发布，运行于 Win32 之上。这使得 WPF、WinForms 和 Win32 应用也能采用现代控件，而 WinUI 3 正是为支持这一点而设计的。微软的官方指导仍将 UWP 视为受支持的平台，并表示 UWP 及面向 UWP 的 WinUI 继续获得错误修复、可靠性和安全更新。Windows 外壳本身也是用 WinUI 构建的：Windows 外壳和许多内置应用均采用 WinUI 开发。

DirectX 与图形

DirectX 是面向游戏、视频以及 GPU 加速图形的一组 API 家族，其中 Direct3D 是其 3D 组件。开发者通过这些接口调用 GPU，而 Windows 显示驱动模型（WDDM）则定义了厂商驱动如何接入操作系统。更高层的框架依赖于这一技术栈。例如，WPF 就是建立在 DirectX 基础之上的。WPF 的硬件加速渲染是其动画比旧式基于 GDI 的控件更流畅的原因之一，不过性能差距在很大程度上取决于具体应用。

适用于 Linux 的 Windows 子系统、Microsoft Store 与 MSIX

适用于 Linux 的 Windows 子系统（WSL）允许开发者在 Windows 上运行 Linux 用户空间工具。微软提供两种类型的 WSL 发行版：WSL 1，它并非真正的虚拟机，且不提供完整的 Linux 内核；以及 WSL 2，它是完整的 Linux 虚拟机。2022 年，微软将通过 Store 分发的版本设为默认。由于 WSL 2 是默认的发行版类型，且 Store 版 WSL 是默认安装位置，这就是微软对此变化的概括。不过，分发方式并不局限于 Store：WSL 项目同时提供用于传统安装的 MSI 包，以及用于 Microsoft Store 分发的 MSIX 包。

MSIX 是微软力推的现代应用打包格式。MSIX 应用在沙盒环境中运行，并需声明所需的能力。需要更广泛访问权限的应用必须进行声明，而启动外部程序的应用则需要完全信任声明。另一方面，Store 要求提交的应用必须为 MSIX 包，这也是第三方开发者常依赖转换工具的原因。例如，MSIX Packaging Tool 可让你将现有桌面应用重新打包为 MSIX 格式。WinUI 3 项目默认使用 MSIX，但自 Windows App SDK 1.1 起，完全支持未打包部署。

版本、授权与支持周期

Windows 11 有多个版本，它们之间的差异主要取决于购买者的需求，而不是核心操作系统本身。家庭版适合大多数个人用户。Home 与 Pro 之间最常被提及的区别是 BitLocker 加密和远程桌面主机功能：Pro 版包含这两项功能，Home 版则没有（如果你需要 BitLocker、远程桌面或更多的 IT 管控能力，应选择 Pro 版）。Pro for Workstations 版保留了 Pro 版的功能集，但面向高端硬件，其内存上限为 6 TB，而 Pro 版为 2 TB，并且增加了弹性文件系统（ReFS）（该版本针对性能进行了优化，并具备弹性文件系统（ReFS））。学校和大学可以通过 Microsoft Education 批量授权协议以及 Azure for Students 获得 Education 版和 Pro Education 版。受限的 SE 版面向 K–8 设备，其支持将于 2026 年 10 月结束（它是一个受限的、由学校管理的版本，适用于兼容的 K–8 设备，并非通用的替代选择）。通过批量或订阅协议采购并集中进行 IT 管理的组织，通常会使用 Enterprise 版（Enterprise 版面向拥有批量或订阅授权并实行集中 IT 管理的组织）。

授权与激活

副本的获取渠道在很大程度上决定了其授权条款。普通消费者通常通过以下三种方式之一获得副本：随 OEM 设备预装、零售授权，或使用媒体创建工具。版本也可能取决于输入的产品密钥，因此更换密钥可能会使设备归入不同的类别；例如，将消费级 Pro 密钥换成批量授权密钥，会改变该版本在商业用途或消费用途上的分类。反方向的降级则受到限制：从 Enterprise 版降级到 Pro 版需要进行全新安装，微软也不支持就地降级（Enterprise 版会在 Pro 版无法读取的组件中保存额外的配置）。用户无需购买即可试用，微软评估中心直接提供免费的 90 天评估 ISO 镜像。试用期结束后，则需要购买正式授权，可以通过微软的批量授权计划获得，也可以通过授权的第三方经销商购买。激活是将已安装的副本与产品密钥或与设备绑定的数字许可证关联起来的过程，它与版本的选择是相互独立的。

长期服务通道版本

长期服务通道（LTSC）版本面向那些稳定性比新功能更重要的设备。微软并不推荐将其广泛部署于企业的通用设备上。该通道的新版本只会每隔几年发布一次，并且在其整个生命周期内功能基本保持不变。运行该通道版本的设备不会收到家庭版和专业版设备所能获得的年度功能更新（通用发布通道向客户提供的年度功能更新不适用于 LTSC 系统）。基于 Windows 11 24H2 的 2024 版 Enterprise LTSC 具有固定的生命周期，支持期至 2029 年 10 月 9 日。IoT Enterprise 变体则面向功能固定、用途专一的设备，例如自动取款机、核磁共振仪、生产控制器、销售终端（POS）系统和自助终端。在各个 LTSC 版本中，只有 Windows 11 IoT Enterprise LTSC 2024 的扩展支持将延续至 2034 年 10 月 10 日。

主流支持与扩展支持

支持期限取决于产品适用的政策。Windows 11 采用现代政策：只要用户保持系统要求的符合性并持有有效授权，它就会持续获得服务与支持。早期的 Windows 版本则采用不同的处理方式。在固定政策下，桌面操作系统可获得 5 年主流支持，以及最长 5 年的扩展支持，支持对象为最新的服务包或更新。在该模式下，主流支持是支持的第一阶段，包括事件支持、安全更新支持，以及申请非安全更新的能力。随后进入扩展支持阶段，包括付费支持和免费安全更新。Windows 7 体现了这一模式的终点：面向批量授权的专业版和企业版的付费安全更新已于 2023 年 1 月 10 日结束。

对于采用现代政策的 Windows 11 功能版本，支持期限因版本而异。Enterprise、Education 和 IoT Enterprise 版本的支持期为自发布之日起 36 个月，而 Pro、Pro Education、Pro for Workstations、Home 和 SE 版本的支持期为 24 个月。由于每年都会推出新版本，家庭版和专业版用户大约每两年就必须升级，才能继续获得服务。24H2 版本就是这一时间安排的例子：其家庭版和专业版的服务将于 2026 年 10 月结束（24H2 | 2024 年 10 月 | 2026 年 10 月 | 2027 年 10 月），而 Enterprise 和 Education 版的 24H2 则为 2024 年 10 月 1 日发布，服务期至 2027 年 10 月 12 日。

更新交付与维护

Windows 通过 Windows Update 接收修复程序，每月的安全更新是这一发布节奏的核心。运行受支持版本 Windows 的客户端和服务器终端，会在每月第二个星期二接收每月安全更新，这一天被称为"补丁星期二"（Patch Tuesday）。该版本通常于太平洋时间上午 10:00 发布。每个月度更新包都是累积性的：它包含上一个月安全更新和可选非安全预览更新中引入的安全及非安全内容，因此即使某台设备漏装了某个月的更新，在安装最新一次更新后也会获得全部修复。

更新类型

微软区分了几种发布类型。可选的非安全预览更新通常在每月第四周发布，使管理员和早期采用者能够在这些修复进入下一个安全版本之前进行测试。热修补（Hotpatch）则是一条独立的渠道：热修补更新仅包含安全修复，安装时无需重启，已注册的设备会在季度基线之间接收这些更新。季度基线需要重启，并会安装所有新功能和增强内容，此后的两个月度安全更新均可在无需重启的情况下安装。

功能更新遵循另一种节奏。自 Windows 11 24H2 起，年度版本主要通过启用包（enablement package）交付。由于新版本的代码已经存在于月度更新之中，Windows 11 24H2 和 25H2 版本的最新月度质量更新已包含这些新功能，只是处于未激活的休眠状态。启用包的作用类似一个小开关：它只需一次重启，即可将 24H2 或 25H2 版本升级至 26H2 版本，从而减少更新期间的停机时间。微软于 2026 年 9 月 29 日宣布了 Windows 11 26H2 版本，也称为 Windows 11 版本 26H2。由于 26H1 使用的是不同的 Windows 核心，Windows 11 版本 26H1 的设备无法直接升级至 26H2。通过 Windows Update 或 WSUS 获取更新的 24H2 或 25H2 设备，只要安装了升级到 Windows 11 版本 26H2 的功能更新，便会自动获得启用包。

企业管理工具

各机构通常通过一小组工具来管理这些发布。Windows Server Update Services（WSUS）是一种本地服务器，可在网络内同步已批准的更新；对于 26H2 版本，如果按照设置正确配置了"产品和分类"，该更新将自动与 WSUS 同步。Intune 是微软基于云的设备管理服务，也可用于部署功能更新，相关指南可参阅《使用 Microsoft Intune 部署 Windows 11 26H2 功能更新》。Windows Autopatch 是 Microsoft 365 生态系统中的一项托管服务，是另一条途径。Windows 11 版本 26H2 目前已可通过各机构用于管理 Windows 更新的工具获取，包括 Windows Autopatch 和 Microsoft 365 管理中心。

发布健康状况、已知问题与安全保留

微软将更新推送与其质量数据挂钩。微软利用质量和兼容性数据来识别可能导致 Windows 客户端功能更新失败或回滚的问题。发现此类问题时，微软可以设置安全保留（safeguard hold），阻止受影响的设备接收该更新。当某个问题会造成严重后果（例如数据丢失或关键功能丧失），且暂时没有可用的解决办法时，也会使用安全保留。修复找到并经验证后，该保留会被解除。被保留的设备将继续停留在当前版本，直至问题得到解决。

这里需要区分已确认的问题与疑似问题。已知问题是指升级后可能出现的、由微软发现或由客户或合作伙伴报告的问题；而可能的问题尚未得到确认（即未成为已知问题），属于疑似问题。已知问题及其状态记录在 Windows 发布健康中心。每项保留都带有一个八位数的标识符，该标识符会出现在 Windows 更新for业务报告中，并可在该中心查询。

对管理员而言，有两点限制需要注意。第一，安全保留只影响通过 Windows Update 服务获取更新的设备。通过介质或 WSUS 更新的设备不在覆盖范围内，因此微软鼓励通过其他渠道管理更新的 IT 管理员持续关注已知问题。第二，随着修复逐步成熟，保留会被解除；例如，针对某些壁纸应用的一项保留已于 2025 年 10 月 15 日解除。

Windows Server 与企业部署

服务器产品线

Windows Server 是 NT 家族中面向共享服务而非单用户桌面的一支。其产品线从 1990 年代的 Windows NT Server 一直延续到 Windows Server 2003、2008 R2、2012 R2、2016、2019、2022 和 2025。Windows Server 2012 R2 是第十个采用 Windows Server 名称的 NT 内核主要版本，其后的 Windows Server 2016 则是第一个基于 Windows 10 代码库构建的服务器版本。Windows Server 2025 于 2024 年 11 月 1 日正式发布，是目前最新的长期服务版本。

核心服务器角色

大多数企业部署依赖于一小组核心角色。Active Directory 域服务（Active Directory Domain Services）存储用户账户、计算机和组的目录数据，组策略则利用该目录向受管理的计算机推送配置和安全设置。DNS 负责解析主机名，DHCP 负责自动分配 IP 地址。文件和打印服务则在网络上发布共享文件夹和打印机。Hyper-V 是内置的虚拟化管理程序，可在一台物理主机上运行多台虚拟机，这也是服务器管理员开展大部分服务器整合工作的基础。

混合身份与云集成

许多组织在本地部署 Windows Server 的同时，也将其连接到微软的云端。Microsoft Entra ID（前称 Azure Active Directory）可以与本地目录同步，使同一身份在本地和云端资源中通用，这种模式通常被称为混合身份。Azure Arc 允许对位于微软数据中心之外的服务器使用 Azure 工具进行管理，并按量付费计费。Azure 混合权益（Azure Hybrid Benefit）则允许将已有的 Windows Server 和 SQL Server 许可证以较低成本应用于 Azure 虚拟机。这些选项将服务器管理与云计算联系起来，而无需将工作负载完全迁移上云。

授权模式

Windows Server 2025 采用基于核心数的授权方式。主机中的每个物理核心都必须获得授权，每个处理器至少需要 8 个核心授权，每台服务器至少 16 个核心授权，核心授权以两核为一包出售。标准版（Standard）版每台完全授权的主机最多可覆盖两台虚拟机，若要运行更多虚拟机，则需要再次为核心授权；数据中心版（Datacenter）则可覆盖授权主机上无限数量的 Windows Server 虚拟机。客户端访问许可证（CAL）需要为每个连接服务器的用户或设备单独购买，且 CAL 的版本必须与其所访问的服务器版本相同或更新。微软建议的 16 核授权包零售参考价为：标准版 1,176 美元，数据中心版 6,771 美元；此外，也可通过 Azure 按量付费。

生命周期与旧版本

Windows Server 各版本遵循微软固定的生命周期政策：先提供五年的主流支持期，期间交付功能更新和非安全修复；随后是五年的扩展支持期，仅提供安全更新。Windows Server 2012 和 2012 R2 是一个值得注意的案例。其主流支持已于 2018 年 10 月 9 日结束，扩展支持于 2023 年 10 月 10 日结束。针对批量许可版本的付费扩展安全更新（Extended Security Updates）一直持续到 2026 年 10 月 13 日，而将这些系统部署在 Azure 中的客户则可免费获得这些更新。由于该日期距今仅有数日，仍在运行这些系统的管理员即将失去全部安全补丁。Windows Server 2022 将于 2026 年 10 月结束主流支持，扩展支持一直持续到 2031 年 10 月；Windows Server 2019 和 2016 的扩展支持终止日期则分别为 2029 年 1 月和 2027 年 1 月。

各类二手资料对 Windows Server 2025 的终止日期说法并不一致。有的称其主流支持将于 2029 年 11 月 13 日结束、扩展支持于 2034 年 11 月 14 日结束，也有的称两个节点都在 10 月。读者应以微软官方的生命周期页面为准。

嵌入式、移动及衍生平台

微软的嵌入式产品线始于 Windows CE，该系统于1996年11月首次发布。桌面版本无法在20世纪90年代初的口袋大小硬件上运行，因此 CE 团队另行开发了一套系统。它沿用了 Windows 95 风格的界面，但无法运行专为桌面版 Windows 95 或 Windows NT 设计的程序。

CE 设计用于内存很小、通常没有磁盘的设备。有一种说法指出，Windows CE 内核可能只需1MB内存即可运行，设备往往也不配置磁盘存储。实时性能很早就被加入：Windows CE 2.0 的内核中已包含实时调度器。从3.0版开始，系统支持256个优先级，并使用优先级继承来处理优先级反转。在 CE 6.0 中，微软将系统 API 从各自的用户模式进程中移出，放入内核模式的 DLL 中。微软将 CE 授权给原始设备制造商，后者用它来制造相机、工业控制器、销售终端和通信集线器。该产品线最终被淘汰。其最后一个版本 Windows Embedded Compact 2013 于2013年6月13日发布，微软随后终止了整个 Windows CE 操作系统系列的支持。

后续产品转向了 NT 内核。Windows IoT Core 是一个免费选项，于2020年11月停止接受支持。微软提供了付费延期服务，即为期10年的 Windows 10 IoT Core Services，可获得长期服务通道（LTSC）的支持。当前产品是 Windows 11 IoT Enterprise LTSC，面向专用、功能固定的设备，并继续提供10年的支持周期。其应用场景包括工业设备、自助终端、销售终端、医疗系统和数字标牌。微软表示，Windows IoT Enterprise LTSC 与 Windows Professional 及 Windows Enterprise 基于相同的底层基础。此外还有一个与二进制兼容的 Windows Server IoT 版本，用于固定用途的设备和嵌入式系统。

Windows Mobile 是微软进军智能手机的尝试。第一批运行微软操作系统的移动设备是 Windows Mobile 智能手机，于2003年上市，最初面向商务用户。其继任者 Windows Phone 拥有全新的用户界面，主攻消费市场。架构在下一代发生了变化：Windows Phone 8 发布时放弃了 Windows CE 架构，改用 NT 内核，作为 MinWin 架构的一部分。之后支持逐渐减弱。微软于2017年7月11日终止了对 Windows Phone 8.1 的支持。最后一个 Windows 10 Mobile 版本为 1709，微软于2019年12月10日终止支持。微软建议用户转用："我们建议客户转用受支持的 Android 或 iOS 设备。"分析人士认为，失败很大程度上归因于应用数量匮乏。公司后来的移动策略转向成为移动设备跨平台软件和服务的提供者，而不再提供操作系统本身。

其他基于 NT 的系统继续用于游戏主机和专用设备。Xbox 主机及混合现实头显的系统软件建立在源自 Windows 的 NT 组件之上，不过这些产品超出了本文关于桌面和服务器的讨论范围。

在硬件方面，Windows IoT Enterprise 同时支持 x64 和 Arm64 处理器。高通和恩智浦提供支持 Arm64 架构 Windows IoT Enterprise 的系统。Arm64 版本获得了 Hyper-V 支持，该功能首次出现在 Windows 11 IoT Enterprise LTSC 2024 和 Windows 11 IoT Enterprise 24H2 版本中。为了兼容性，Windows 11 IoT Enterprise 增加了在 Arm64 处理器上无需修改即可运行 x64 应用程序的支持。当前 LTSC 版本的生命周期至2034年10月10日。

市场地位与竞争

数十年来，Windows 一直是使用最广泛的桌面操作系统。不过，它领先的幅度很大程度上取决于如何统计使用情况。它的地位依托于几个相互强化的因素：它所依托成长的个人电脑市场、为它编写的大量软件，以及更换平台的成本。

实测份额及其不确定性

大多数公开数据来自网络分析服务，这些服务记录每位访问者浏览器报告的操作系统。其中被引用最多的 StatCounter 显示，2026 年 9 月，Windows 占全球桌面使用量的 76.36%，Linux 为 4.54%，ChromeOS 为 2.31%。同一榜单中，Apple 的 OS X 与 macOS 两个标签合计约占 16.8%。

这些数据波动较大。2026 年 6 月，StatCounter 显示 Windows 约为 56.6%。一项分析将这一下降的大部分归因于"未知"类别：该类别的占比已增长到实测流量的五分之一以上，分析认为这与用于掩盖操作系统指纹的隐私工具有关，而非 Windows 使用量的真实下滑。若将无法识别的访问剔除，Windows 仍约占桌面市场的 72%。另一家媒体则将 6 月的这次下跌描述为统计错误。

不同服务统计的人群也不同。Steam 的 93.85% 是 Windows 在参与统计的 Steam 系统中的份额，而 StatCounter 的 56.61% 则是 Windows 在可统计的桌面网页流量中的份额。由于这类统计工具计算的是访问次数而非设备数量，它们更能反映活跃使用情况，而非已安装系统的数量。因此，读者在比较数字之前，应先对比各来源的统计方法。

原始设备制造商与 Wintel 联盟

Windows 的主导地位与 1981 年推出的 IBM PC 密切相关。IBM 公开了该 PC 的技术规格和电路图，使第三方公司能够生产兼容硬件。操作系统由微软提供：该 PC 推出时，DOS 是其唯一可用的操作系统，这为后来 MS-DOS 的主导地位奠定了基础。

微软软件与英特尔处理器之间的联盟被称为 Wintel。Wintel 是微软与英特尔的合作关系，双方生产运行微软 Windows 操作系统、采用英特尔 x86 兼容处理器的个人电脑。在 20 世纪 80 年代和 90 年代，英特尔的 CPU 产量居首，而个人电脑则成为无处不在的低成本计算机。英特尔的角色在微处理器相关语境中有进一步讨论，而微软自身的 OEM 授权条款使 Windows 成为大多数新机器的默认选择，这也是其市场地位的重要组成部分。

预装仍是一条重要渠道。新电脑通常已预装当前版本的 Windows，使用户无需主动决定即可升级到较新的版本。

兼容性与转换成本

Windows 最大的竞争优势是为它开发的庞大软件生态，从商业应用到游戏和专业工业工具，无所不包。这形成了一种网络效应：开发者选择 Windows，是因为大多数用户都在使用它；用户留在 Windows 上，是因为他们所需的软件和外设都能在其上运行。更换平台通常意味着替换应用程序、重新培训员工，有时还要重写内部工具，因此转换成本很高，对组织而言尤其如此。这些成本对竞争平台构成了进入壁垒，也有助于解释为什么即便替代方案在技术上具有竞争力，Windows 仍能保住其份额。

竞争对手

近年来，Linux 在桌面端的使用份额有所增长。桌面版 Linux 达到约 4%，是 StatCounter 记录中其持续保持的最高水平，部分原因是用户放弃了不再受支持的 Windows 10 硬件，而不是换机。Linux 的增长受限于其分散的发行版，以及许多用户所依赖、仅能在 Windows 上运行的应用程序。

Apple 的 macOS 只能运行在 Apple 硬件上，这限制了其覆盖范围，但也使其在创意和高端细分市场中占据有利地位。ChromeOS 以浏览器为核心构建，在教育领域以及依赖网页应用的低价笔记本电脑中最具优势。两者的竞争主要依靠硬件整合与简洁性，而非 Windows 那样广泛的软件生态。

Windows 的主导地位引发了关于市场势力与垄断的问题，相关内容见下文的法律与监管部分。

法律纠纷与争议

美国与欧洲的反垄断案件

影响最为深远的法律挑战发生在1998年。当时联邦政府与多个州作为原告，依据《谢尔曼法》起诉微软涉嫌垄断行为。2000年的救济裁决要求公司提交一项方案，将其操作系统业务与应用软件业务分离。2001年上诉时，哥伦比亚特区巡回上诉法院维持了对责任的部分认定，但撤销了整个救济裁决，并将问题发回由另一位法官审理。美国政府与微软随后达成和解，以"修订后的拟议最终判决"的形式提交了同意令草案，日期为2001年11月6日。法院于2002年11月12日批准该同意令，作为最终判决。此后，执行情况由一个技术委员会监督，并在随后十年间通过一系列联合状态报告进行跟踪。

欧盟委员会在竞争法框架下同步推进了另一条调查路线。2004年的一项决定认定，将Windows Media Player与Windows捆绑销售构成滥用市场支配地位，并处以约4.97亿欧元罚款。2008年又因未遵守互操作性救济措施而追加约8.99亿欧元罚款。随后出现的是浏览器纠纷。2009年，欧盟委员会使微软的承诺具有约束力：微软将在五年内提供一个"选择屏幕"，使使用Windows XP、Windows Vista和Windows 7的用户能够选择他们想要的网页浏览器。这些承诺后来在实践中失效。委员会的初步判断是，微软未能在2011年2月发布的Windows 7 Service Pack 1中正确推出该选择屏幕，直到2012年7月，欧盟数百万用户可能都从未见过它。2013年，委员会因微软违背"为消费者提供访问互联网方式选择"的承诺，处以创纪录的5.61亿欧元罚款。委员会还披露，该选择屏幕共显示了7.95亿次，这一数字既体现了救济措施的规模，也反映出其推行过程中存在的缺口。

隐私、默认设置与AI功能

Windows也因其收集的数据和出厂默认设置，长期受到隐私倡导者、监管机构和用户的批评。争论的焦点包括发送给微软的诊断遥测数据、默认开启的设置数量，以及在"开始"菜单中推广微软服务和第三方应用的做法。批评者认为，这在一款付费操作系统中等同于植入广告。近期最为激烈的争议与"回忆"（Recall）功能有关。该功能于2024年随Copilot+ PC一同发布，会定期截取屏幕快照，建立可搜索的活动历史记录。安全研究人员指出，这些被截取的数据最初以一种任何能访问设备的人都可以读取的形式存储。微软推迟了该功能的推出，将其改为需要用户主动开启，并在更广泛发布前加入了加密和Windows Hello身份验证。这一事件常被用于讨论数据隐私问题，以及AI功能如何与本地安全相互作用。

硬件门槛与支持终止

2021年10月发布的Windows 11设定了比前代更严格的硬件门槛，包括要求配备TPM 2.0安全芯片、支持安全启动的UEFI固件，并列出了受支持的处理器清单。许多能够流畅运行Windows 10的电脑无法安装Windows 11。批评者认为，这迫使用户更换硬件，并加剧了电子垃圾问题。随着Windows 10于2025年10月结束支持，这一问题变得更加突出。微软为消费者提供了限时的扩展安全更新计划以过渡，但该计划只持续固定时间，并未改变底层的硬件资格规则。包括环保和消费者团体在内的批评者仍然认为，这一政策缩短了原本仍可正常使用的电脑的使用寿命。

安全事件与漏洞

安全争议通常集中于漏洞披露与修补之间的时间差。最广为人知的案例是2017年5月爆发的WannaCry蠕虫病毒。微软于2017年3月14日针对MS17-010漏洞发布了安全更新，并于2017年5月13日为Windows XP、Windows 8和Windows Server 2003补发了补丁。该蠕虫利用的漏洞利用工具被称为"永恒之蓝"（EternalBlue），它于2017年4月通过"影子经纪人"（Shadow Brokers）泄露事件在互联网上流传开来，而此前微软已在3月修补了其底层漏洞。该漏洞存在于SMBv1文件共享协议中。受影响的机构包括英国国家医疗服务体系、西班牙电信公司（Telefónica）以及美国快递公司联邦快递（FedEx）。此次爆发引发了关于政府囤积漏洞的公开辩论，微软总裁布拉德·史密斯批评情报机构在发现漏洞后未予披露。此类事件是任何广泛部署的操作系统在网络安全政策中都需要重点关注的问题。

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