Auf dem Sprung in den Server-Markt
Windows NT 3.1 sowie die Nachfolger NT 3.5, NT 3.51 und NT4 waren neben x86-Varianten auch für Prozessoren mit „MIPS“-, „DEC-Alpha“- und (von NT3.5 bis NT4 SP2) „Power-PC“-Architekturen verfügbar. Da diese Architekturen häufig im Workstation- und Server-Bereich auftauchten, fand die NT-Familie auch in erster Linie dort Anwendung.

Darüber hinaus unterstützte NT 3.1 das bereits mit OS/2 V1.2 eingeführte Dateisystem HPFS sowie die eigene überarbeitete Variante NTFS, wodurch erstmals Partitionen von bis zu 2 GByte Festplattenspeicher möglich waren. Microsoft führte mit NT 3.1 auch „präemptives Multitasking“ (im Gegensatz zu kooperativem Multitasking) ein: ein Scheduler verteilt Rechenzeit dynamisch auf alle laufenden Programme und Threads und legt Prioritäten fest.
Um Kompatibilität mit den anderen Windows-Versionen herzustellen, existierte in NT eine VDM („virtuelle DOS Maschine“). Für 16Bit-Windows geschriebene Software konnte somit in dieser virtuellen Umgebung laufen, allerdings nur mit eingeschränkter (kooperativer) Multitasking-Funktion: Alle 16-Bit-Windows-Programme mussten sich eine VDM teilen. Da es Windows NT 3.1 gerade in der Anfangsphase an speziellen 32-Bit-Anwendungen fehlte, wurde diese Version daher – gerade wegen der für damalige Verhältnisse überaus hohen Systemanforderungen – oft als unangemessen langsam wahrgenommen.
Der aktualisierte Nachfolger Windows NT 3.5 erschien im November 1994 und verbesserte zahlreiche Unzulänglichkeiten. Erstmals war in Windows nun auch Unterstützung für RAS-Verbindungen und eine Druckfunktion über Netzwerke via TCP/IP-Protokoll vorhanden.
Die erste Server-Edition
Microsoft führte mit dieser Version erstmals eine Trennung zwischen Workstation- und Server-Editionen ein: Die Server-Edition beherrschte 256 eingehende RAS-Verbindungen (die Workstation-Version hingegen nur eine), eine nominell unbegrenzte Zahl an Client-Verbindungen (10 bei der Workstation) sowie zusätzliche Funktionalitäten wie DHCD-Server, Windows Internet Name Server und weitere, speziell für den Serverbereich gedachte Funktionen.
Das schlug sich auch im Umfang nieder: Die aktualisierte Fassung Windows NT 3.51 Server wurde auf 42 3,5-Zoll-Disketten ausgeliefert.

Auch das im August 1996 veröffentlichte Windows NT 4.0 konnte diese Problematik nur bedingt adressieren. Auch wenn der Kernel auf NT Version 4.0 aktualisiert war, enthielt es als einzige nennenswerte Neuerung – neben einer verbesserten allgemeinen Performance – nur die Unterstützung von Netware 4, eine direkte Unterstützung von Grafik- und Audioanwendungen und eine von Windows 95 übernommene grafische Benutzeroberfläche.
Im Gegensatz zur 9X-Familie fehlte bei Windows NT 4.0 allerdings die Unterstützung von Plug&Play-Hardware, was ein Aufrüsten vorhandener Systeme deutlich komplizierter machte. Da die alternativen Prozessorarchitekturen und die Entwicklung entsprechender Software nicht die erhoffte Verbreitung fanden, wurde deren Support schließlich seitens Microsoft nach und nach eingestellt.
Mit Service Pack 1 verabschiedete man sich von MIPS-, mit Service Pack 2 schließlich auch von Power-PC-Architekturen. DEC-Alpha-Systeme wurden noch bis zum Ende von Windows NT 4.0 unterstützt, beim direkten Nachfolger stellte Microsoft allerdings auch hierfür den Support ein.
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