Ministero dell’Interno Dipartimento per gli Affari Interni e Territoriali Centro Elaborazione Dati

1. Ministero dell’InternoDipartimento per gli Affari Interni e TerritorialiCentro Elaborazione Dati SISTEMI OPERATIVI SU PIATTAFORMA NTCONSIDERAZIONI GENERALI EANALISI DI MICROSOFT WINDOWS NT/2000/XP3 E 17 APRILE 2002 CORSO DI RIQUALIFICAZIONEPER L’ACCESSO AL PROFILO PROFESSIONALE DICOLLABORATORE INFORMATICO2 – 26 APRILE 2002

2. 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

3. 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.

4. 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.

5. Primo obiettivo: SEMPLICITA’ • Rende l’uso del computer più semplice, mascherando la complessità della piattaforma hardware.

6. Secondo obiettivo: EFFICIENZA • Ottimizza l’uso delle risorse da parte dei programmi applicativi.

7. Terzo obiettivo: FLESSIBILITA’ • Garantisce la trasparenza verso le applicazioni di modifiche dell’hardware, e quindi la portabilità del software.

8. 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.

9. 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.

10. 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”.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Innovazioni conseguenti a time-sharing e multiprogrammazione • Gestione dei processi. • Gestione della memoria. • Schemi di protezione e sicurezza. • Architettura del sistema. • Politiche di scheduling.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. Storia di Microsoft Windows (continua) • 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).

25. Storia di Microsoft Windows (continua) • 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).

26. Storia di Microsoft Windows (continua) • IBM esce sconfitta dal confronto con Microsoft, al quale ha, praticamente, regalato il monopolio dei sistemi operativi per PC.

27. Storia di Microsoft Windows (continua) • 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).

28. Storia di Microsoft Windows (continua) • 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.

29. Storia di Microsoft Windows (continua) • 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.

30. Storia di Microsoft Windows (continua) • 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.

31. 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.

32. 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).

33. 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.

34. 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).

35. 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).

36. 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.

37. 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.

38. 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.

39. 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).

40. 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.

41. 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).

42. File system (gestione) (continua) • Ricerca di un file (comando Trova o Find).

43. Gestione dei processi • I processi leggeri (thread). • Strumenti di gestione:- Task manager;- Performance monitor.

44. Memoria virtuale • Come gestirla in Windows 2000.

45. 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”).

46. Protezione delle risorse con NTFS • Differenza tra controllo della condivisione e autorizzazioni a manipolare i file • Autorizzazioni a manipolare i file:- Autorizzazioni;- Controllo;- Proprietario.

47. 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.

48. 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).

49. 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).

50. Gestione di un sistema Windows NT/2000/XP • Pannello di controllo. • Sistema (da 2000 anche per le periferiche). • Installazione applicazioni. • Servizi. • Strumenti di amministrazione.