Betriebssysteme Windows 10 für Embedded-Geräte

Seit Windows 10 heißen die Embedded-Versionen »IoT«. Mit Windows 10 IoT Enterprise stellt Microsoft eine Version bereit, deren Funktionsumfang identisch mit der Professional-Version ist, aber noch über einige zusätzliche Embedded-Features verfügt.

Mit der Produkteinführung von Windows 10 werden sowohl Prozessorplattformen der Intel- als auch der ARM-Familie unterstützt. Um eine kundenspezifische Konfiguration zu generieren, stellt Microsoft das Tool „Imaging and Configuration Designer“ (ICD) zur Verfügung. Damit lassen sich verschiedene Geräteklassen für die Industrie, mobile Geräte und kleine Geräte realisieren (Bild 1). Neu ist auch das Konzept des „Provisioning Package“. Damit kann man z.B. fehlende Einstellungen und vieles mehr zu einer bestehenden Konfiguration hinzufügen. Das ausführbare Paket mit der Dateiendung (.ppkg) wird mit dem ICD erstellt und kann dann direkt auf dem Embedded-System ausgeführt und installiert werden. Auch der Prozess der Aktivierung wurde verbessert. Es ist nun nicht mehr zwingend notwendig, dass jede Windows-IoT-Version auf dem Embedded-System aktiviert werden muss.

Bevor man Windows auf einem kommerziellen Embedded-System installieren darf, das weiterverkauft werden soll, muss man sich allerdings erst eine Lizenz besorgen. Das erfolgt über die von Microsoft autorisierten Embedded-Distributoren wie z.B. Avnet Silica. Hier muss der Gerätehersteller (OEM) zunächst ein „Customer License Agreement“ unterzeichnen. Diese Vereinbarung mit Microsoft berechtigt fortan, Embedded-Lizenzen zu erwerben. Vom Distributor bekommt er nun die Windows 10 IoT Enterprise OPKs (OEM Preinstallation Kit), um Embedded Images zu erstellen. Es gibt getrennte OPKs für die 32-bit- und die 64-bit-Systeme, zu denen auch die jeweiligen Sprachpakete gehören. OEMs dürfen nun Embedded-Systeme entwickeln und benötigen dafür nur einen Lizenz-Key, der beliebig oft verwendet werden kann. Im Gegensatz zu den Home- und Professional-Versionen muss die Embedded-Version nicht einzeln aktiviert werden. In der Praxis sieht das so aus, dass OEMs ein Master Image erstellen und dann den erworbenen Lizenz-Key einfügen. Kauft ein OEM z.B. 100 Lizenzen, also Lizenz-Aufkleber, so darf er das Master Image auch nur 100 Mal kopieren und klebt auf jedes Gerät einen Lizenz-Aufkleber so auf, dass der Aufkleber nicht beschädigt werden kann. Ein Lizenz-Key wird in Windows 10 als PID (Product Identification ID) bezeichnet.

Vor Veränderungen geschützt

Der grundsätzliche Unterschied zwischen der Windows-10-IoT-Enterprise-Version und den Home- und Professional-Versionen von Windows 10 besteht in den „Embedded Lockdown Features“, die die IoT-Enterprise-Version zusätzlich zu den Standard-Eigenschaften mitbringt. Im einzelnen sind dies:

  • Unified Write Filter (UWF): Schutz der Massenspeicher (Festplatten, SSDs, USB-Sticks, Speicherkarten) vor unerwünschten Veränderungen. Der UWF fängt alle Schreibvorgänge ab. Er kann ein schreibgeschütztes Medium für das Betriebssystem als beschreibbar erscheinen lassen. In diesem Fall werden alle Schreibvorgänge in ein virtuelles Medium umgeleitet, dessen Speicherbereich sich im Arbeitsspeicher befindet.
  • Keyboard Filter: deaktiviert unerwünschte Tastenkombinationen wie z.B. Ctrl+Alt+Delete oder Ctrl+Shift+Tab.
  • Dialog Filter: fängt unerwünschte Dialoge ab, die der Anwender sonst bestätigen müsste.
  • Embedded Shell Laucher: ersetzt die Standard-Windows-Bedienoberfläche durch eine einstellbare Windows-10-App oder eine klassische Windows-Applikation.

Gegenüber Windows Embedded Standard 7 und 8 hat sich geändert, dass es jetzt keine modulare Installation von Komponenten mehr gibt. In Windows Embedded Standard gab es noch den „Image Configuration Editor“ (ICE). Mit diesem Editor wurde eine Core-Komponente von ca. 500 MB installiert und darüber hinaus standen weitere ca. 500 Treiber- und Applikationskomponenten zur Auswahl. Eine erzeugte Konfiguration setzte sich immer aus der Core-Komponente und den applikationsabhängigen Komponenten für die „Custom Shell“ zusammen. Es konnten somit Konfigurationen („Images“) ab 500 MB erstellt werden. Eine Konfiguration unter Windows 10 IoT beinhaltet immer die kompletten Komponenten je nach Lizenzvariante. Mit dem kostenfreien Tool ICD werden Einstellungen vorgenommen und Treiber und Applikationen konfiguriert. Es gibt aber keine Möglichkeit mehr, Komponenten abzuwählen. Die gesamte Windows-10-Funktionalität ist im Image immer vollständig vorhanden.