ministero dell’interno dipartimento per gli affari interni e territoriali centro elaborazione dati

SISTEMI OPERATIVI SU PIATTAFORMA NT CONSIDERAZIONI GENERALI E

ANALISI DI MICROSOFT WINDOWS NT/2000/XP 3 E 17 APRILE 2002

CORSO DI RIQUALIFICAZIONEPER L’ACCESSO AL PROFILO PROFESSIONALE DI

COLLABORATORE INFORMATICO2 – 26 APRILE 2002

Ministero dell’InternoDipartimento per gli Affari Interni e Territoriali

Centro Elaborazione Dati

Dispensa e lucidi

• LA DISPENSA FORNITA, TUTTI I LUCIDI COMMENTATI DURANTE IL CORSO ED ALTRO MATERIALE RIGUARDANTE I SISTEMI OPERATIVI SU PIATTAFORMA NT SONO DISPONIBILI SUL SITO INTERNET www.francescopugliese.it

Il sistema operativo

• Un sistema operativo gestisce un insieme di risorse hardware con la finalità di offrire servizi agli utenti di un sistema di elaborazione.

Obiettivi del sistema operativo

• Il sistema operativo è un programma che controlla l’esecuzione di programmi applicativi e svolge funzione di interfaccia tra l’utente e l’hardware.

• Più concretamente: SEMPLICITA’, EFFICIENZA, FLESSIBILITA’ e VIRTUALIZZAZIONE DELLE RISORSE.

Primo obiettivo: SEMPLICITA’

• Rende l’uso del computer più semplice, mascherando la complessità della piattaforma hardware.

Secondo obiettivo: EFFICIENZA

• Ottimizza l’uso delle risorse da parte dei programmi applicativi.

Terzo obiettivo: FLESSIBILITA’

• Garantisce la trasparenza verso le applicazioni di modifiche dell’hardware, e quindi la portabilità del software.

Quarto obiettivo.Funzione fondamentale:

virtualizzazione delle risorse• All’utente ed alle applicazioni vengono mostrate

risorse virtuali, più semplici da usare rispetto alle risorse reali.

• La corrispondenza tra risorse virtuali e risorse reali è mantenuta dal sistema operativo in modo trasparente (mascherandone la struttura).

• La disponibilità di una molteplicità di risorse virtuali rimuove i vincoli e favorisce l’esecuzione concorrente di più applicazioni.

• Esempi di risorse virtuali: CPU, memoria, I/O.

Multiprogrammazione

• Per l’esecuzione concorrente di più applicazioni, i moderni sistemi operativi sono tutti basati sul principio di multiprogrammazione.

• CPU inattiva durante i tempi di I/O nei sistemi monoprogrammati.

• Bassissima utilizzazione della CPU.• Possibilità di assegnare CPU ad un altro

programma durante le attese di I/O.

Multiprogrammazione (continua)

• In origine tutte le applicazioni erano eseguite secondo il sistema “batch”; nel pensare alla multiprogrammazione si sono innanzitutto immaginati “sistemi batch multiprogrammati”.

• Successivamente si è fatta strada una modalità nuova di multiprogrammazione: quella dei “sistemi time-sharing”.

Multiprogrammazione: sistemi batch multiprogrammati

• Ipotesi per perseguire l’esecuzione concorrente di più applicazioni (naturalmente non interattive).

• Più programmi sono caricati in memoria contemporaneamente.

• Non appena un programma inizia un’operazione di I/O la CPU viene assegnata ad un altro.

Multiprogrammazione: sistemi time-sharing

• Usano la multiprogrammazione per gestire più lavori interattivi.

• Il tempo della CPU (processor) è diviso (shared) tra più utenti.

• E’ come se ciascuno degli n utenti avesse una CPU di velocità 1/n.

• Un utente tipico richiede mediamente 2 sec. di tempo di CPU al minuto.

Sistemi time-sharing (continua)

• Il sistema gestisce una molteplicità di terminali interattivi per mezzo dei quali gli utenti accedono.

• Cambiano gli obiettivi iniziali della multiprogrammazione; è importante:- minimizzare i tempi di risposta;- gestire efficacemente l’interattività.

• Necessaria protezione nel file system.

Innovazioni conseguenti a time-sharing e multiprogrammazione

• Gestione dei processi.• Gestione della memoria.• Schemi di protezione e sicurezza.• Architettura del sistema.• Politiche di scheduling.

Gestione dei processi

• Un processo è un programma eseguibile con associati:- i dati su cui opera;- un contesto di esecuzione, cioè le informazioni necessarie alla CPU per eseguirlo, ed al sistema operativo per schedularlo.

• Il sistema operativo utilizza particolari strutture per mantenere tutta l’informazione relativa a ciascun processo, ed il suo stato.

Gestione dei processi (continua)

• Quando un processo va in esecuzione sulla CPU può interagire sia con il sistema operativo che con altri processi.

• Anche il sistema operativo è costituito da un insieme di processi.

• Gerarchie di processi: un processo può creare altri processi (figli), demandando loro parte dei propri compiti.

Gestione della memoria: memoria virtuale

• La memoria può essere virtualizzata allo scopo di:- far condividere lo stesso spazio di memoria fisica a più programmi;- far vedere a ciascun programma uno spazio di indirizzamento più ampio di quello effettivamente disponibile.

Gestione della memoria: il file system

• Il file system è la parte del sistema operativo che gestisce l’accesso ai file.

• Per ciascun file il sistema operativo mantiene dati per:- identificazione;- protezione;- accesso fisico.

• Informazioni organizzate in directory (cataloghi) con struttura ad albero.

• Ciascun file è organizzato come una successione di record logici.

Schemi di protezione e sicurezza

• Protezione del sistema nei confronti di accessi non autorizzati.

• Protezione del sistema operativo stesso nei confronti dei processi utente.

• Protezione di ciascun processo nei confronti degli altri.

• Mantenimento di uno schema di controllo degli accessi.

• Ogni richiesta di accesso è autorizzata solo in base allo schema.

Architettura del sistema

• Sistema proprietario: progettato dal costruttore con riferimento ad una sua particolare piattaforma hardware (es. BS2000).

• Sistema aperto: architettura indipendente dalla piattaforma hardware:- disponibili su diverse piattaforme;- favoriscono la portabilità del software e l’interconessione tra sistemi;- esempi: UNIX, NT.

Politiche di scheduling

• Allocazione della CPU ai processi che sono nella ready list (cioè in stato ready).

• Vengono utilizzati particolari algoritmi di scheduling, basati su criteri diversi, e spesso contrastanti.

Storia di Microsoft Windows

• Il successo commerciale di Microsoft è conseguenza di un grande errore strategico di IBM.

• IBM DOS – Disk Operating System (1980). Realizzato da Bill Gates e Paul Allen (Microsoft), per il nuovo PC IBM.

Storia di Microsoft Windows (continua)

• OS/2 (1986). IBM, per contrastare l’interfaccia grafica dei SO Apple, fa realizzare a Microsoft OS/2, cedendole in cambio i diritti di sfruttamento, non in esclusiva di DOS.

• OS/2 è moderno, ma il DOS è radicato, e con Windows della prima generazione (fino a 3.11 for Workgroup), si contrappone efficacemente a OS/2 anche per la possibilità che MS DOS offre per tutti di produrre PC.


• MS DOS (1985).• Windows 1, 2, 3 (1991: un successo), fino a

3.11 for Workgroup.• Poi anche Microsoft fa uscire un vero e

nuovo sistema operativo, Windows 95, che vince la concorrenza degli altri evolvendosi anche come NT (dal 1989).


• Windows NT (1989); una piattaforma originale, già pensata all’origine, ma solo oggi finalmente destinata a ricomprendere la piattaforma 95/98/ME; NT, NT 3.51, NT 4.0 con 6 Service Packs, Windows 2000, Windows XP.

• Windows 95 (1995), poi 98 ed Millennium Edition (ME).


• IBM esce sconfitta dal confronto con Microsoft, al quale ha, praticamente, regalato il monopolio dei sistemi operativi per PC.


• La piattaforma NT era pensata inizialmente solo per i server, ma a partire da NT 4.0 è stata proposta la versione Workstation accanto a quella Server; il fine di ricondurre la piattaforma 95/98/ME nell’alveo di NT (come Workstation) è stato perseguito con vigore con Windows 2000 (versioni Professional e Server).


• Solo con Windows XP sembra destinato a realizzarsi uno degli scopi principali di Microsoft: commercializzare un solo sistema operativo, con un unico motore, per tutti i tipi di personal computer; XP dovrebbe sostituire tanto NT/2000 (da cui eredita l’efficace piattaforma), quanto Windows 95/98/ME.


• La situazione è, tuttavia, ancora i forse, perché, se da un lato ancora è commercializzato Windows ME, d’altro lato non è ben chiaro quando uscirà una versione definitiva di XP per server, utilizzo per il quale è ancora proposto Windows 2000 Server, peraltro anche in una recente versione cosiddetta Advanced.


• Da alcuni anni ha fatto la sua comparsa Windows CE, versione ridotta della piattaforma 95/98/ME e destinata a computer cosiddetti palmari, cioè macchine portatili alimentate da batterie, con limitati quantitativi di memoria RAM e spesso privi di dispositivi di memorizzazione di massa (dischi fissi e floppy disk). Windows CE è portabile e funziona su diversi processori, come Intel X86, MIPS, ecc.

Windows NT

• Sviluppato da Microsoft per superare Windows 3.1 ancora basato sul DOS (poi superato, ovviamente, anche dai sistemi operativi 9x).

• Disponibile su varie piattaforme (Intel, DEC Alpha).

• NT4, versioni Workstation e Server.• Service Packs, per NT4 fino a 6 e 6a.• Stessa interfaccia di Windows 95/98/ME.• Windows 2000 e XP con architettura NT.

Windows NT/2000/XP

• Single-user multitasking.• Supporta piattaforme multiprocessore.• Nella versione Server, fino a 8 CPU, 4

rilevate automaticamente.• Supporta applicazioni sviluppate per altri

sistemi operativi (DOS, POSIX, Windows 9x).

Windows NT/2000/XP (microkernel)

• Architettura a Microkernel: solo un ristretto ambito di funzionalità sono implementate nel kernel:- gestione delle interruzioni (trap, per condizioni eccezionali, e interrupt, originate all’esterno della CPU);- gestione della memoria;- comunicazione tra processi;- scheduling.

Windows NT/2000/XP: microkernel (continua)

• Gli altri servizi del sistema operativo sono realizzati da processi che girano in modo utente:- driver di periferiche;- file system;- memoria virtuale.

• Ciò comporta maggiore flessibilità, estensibilità e portabilità, ma minore efficienza a causa della maggiore frammentazione (del sistema operativo in processi).

Analisi di Windows NT/2000/XP

• Le funzioni che seguono sono comuni a Windows NT, a Windows 2000 e Windows XP; sulla dispensa fornita si fa, però, espressamente riferimento a Windows NT (Workstation e Server).

Interfaccia grafica di Windows

• Ragione del successo.• Press’a poco uguale in 95/98/ME,

NT/2000/XP e CE.• Metafore per abbinare al sistema un

ambiente di lavoro tradizionale, una scrivania con accessori (desktop, icone, finestre, etc.)

• Sistema di puntamento con mouse.

Interfaccia grafica di Windows (continua)

• Icone.• Finestre.• Scrivania (desktop).• Cestino.• Casella postale.• Barra delle applicazion attive o attivabili (con

Avvio o Start).• Tutto virtualizzato: si tratta di file.

Interfaccia grafica di Windows (continua)

• Sistema di puntamento con mouse.• Solo tasti sinistro (anche con “doppio

click”) e destro attivi, non anche l’eventuale tasto centrale come in Macintosh.

File system

• FAT16 e FAT32 per Windows 95/98/ME.• NTFS per Windows NT/2000/XP.• Organizzati entrambi in forma gerarchica, con

simulazione di cartelle (directory).• NTFS ricorda per ogni file chi può manipolarlo e

in che misura può disporne, come fa Unix, ma considerando anche ipotesi nuove (ad es. divieti per alcuni utenti).

File system (estensione dei file)

• Un'ultima considerazione a proposito del file system Windows riguarda la possibilità di caratterizzare i file sulla base di un tipo, definito dall'estensione del file stesso. Per esempio, un file chiamato documento.doc è un file con un'estensione doc, che viene solitamente utilizzata per identificare i file creati con Microsoft Word.

File system (gestione)• Risorse del computer (explorer.exe).• Gestione risorse (explorer.exe).• Risorse di rete (explorer.exe).• Explorer per Internet è un altro programma

(iexplore.exe), che viene assimilato graficamente per creare una dipendenza dal sistema operativo anche durante la navigazione in Internet (vicende giudiziarie con condanna durante l’amministrazione Clinton e accordi per transazione durante l’attuale amministrazione Bush).

File system (gestione) (continua)

• Ricerca di un file (comando Trova o Find).

Gestione dei processi

• I processi leggeri (thread).• Strumenti di gestione:

- Task manager;- Performance monitor.

Memoria virtuale

• Come gestirla in Windows 2000.

Sicurezza e protezione

• Autenticazione degli utenti (come si definiscono gli utenti ed i loro diritti).

• Protezione delle risorse (file system NTFS, che conserva i dati degli autorizzati alla manipolazione ed i relativi diritti per ogni file o cartella; anche una cartella è comunque un file gerarchicamente sovraordinato con file che solo convenzionalmente si dicono in essa “contenuti”).

Protezione delle risorse con NTFS

• Differenza tra controllo della condivisione e autorizzazioni a manipolare i file

• Autorizzazioni a manipolare i file:- Autorizzazioni;- Controllo;- Proprietario.

Ambiente di rete.Supporto di rete di Windows

• Protocolli per colloquiare con tutte le piattaforme.• Netbeui, proprietario Microsoft ed oggi

abbandonato con XP.• TCP/IP, anche per il “mondo Unix”.• IPX/SPX, per colloquiare con il “mondo Novell”.• Monitor di Accesso remoto, per ricevere chiamate

ed autenticare chi si connette telefonicamente (previa autorizzazione a questo nella dichiarazione dell’utente), dandogli accesso alla rete ed alle sue risorse.

Ambiante di rete.Organizzazione di rete Windows

• Il modello a “workgroup”.• Il modello a “dominio”.• PDC (Primary Domain Controller), BDC

(Backup Domain Controller) e Cluster (prodotto Microsoft Cluster Server).

Ambiente di rete.Strumenti per la gestione della

rete

• Risorse di rete (come per la gestione del file system: explorer.exe).

• Condivisione delle risorse.• Trova computer (come Trova file:

virtualizzazione delle risorse).

Gestione di un sistema Windows NT/2000/XP

• Pannello di controllo.• Sistema (da 2000 anche per le periferiche).• Installazione applicazioni.• Servizi.• Strumenti di amministrazione.

Strumenti di amministrazione

• User manager.• Disk administrator (da 2000 in Gestione

computer).• Performance monitor.• Backup.

Arrivederci!!• Per rivedere questi lucidi, o per analizzare

altro materiale:www.francescopugliese.it

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