«Preistoria» Prima dei Sistemi Opera-vi. Sistemi Opera-vi. Personaggi. I primi Sistemi Opera-vi. Macchina di Von Neuman. Storia

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1 «Preistoria» Sistemi Opera-vi Storia I primi computer moderni ( ) (senza par- di -po meccanico) sfru@avano la tecnologia a valvole ed anche se erano poco poten- ed affidabili, erano di dimensioni enormi e potevano occupare intere stanze Un team di specialis- costruiva, manteneva e programmava la macchina (in linguaggio macchina) Non c'era sistema opera/vo, nemmeno l'assembler, bisognava eseguire un programma per volta Prima dei Sistemi Opera-vi Personaggi I computer erano len-ssimi e molto costosi Potevano perme@erseli soltanto governi, grossi centri di calcolo o Università Erano molto inaffidabili, in quanto le valvole che li componevano si rompevano spesso Il programma da eseguire veniva inserito ad ogni esecuzione in codice binario a@raverso dei primi-vi le@ori di schede perforate e dopo alcune ore il risultato veniva inviato ad una stampante Howard Aiken, Harward. Harvard MARK- 1 ; John Von Neumann, Ins-tute for Advanced Study in Princeton. EDVAC; J. P. Eckert e W. Mauchley, University of Pennsylvania. H. Golds-ne, A. Turing. ENIAC ; K. Zuse, Germany. Z3. Macchina di Von Neuman Programma memorizzabile come i da- Istruzioni in memoria: decidere il programma specificando una porzione di memoria Idea di John von Neumann (consulente ENIAC) Proposta di nuovo calcolatore (1945): EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) Nuovo elaboratore completo nel 1952 (IAS, presso Ins-tute for Advanced Studies, Princeton) I primi Sistemi Opera-vi La rivoluzionaria invenzione del transistor determina la nascita degli elaboratori di seconda generazione ( ) Perme@ono di usare i linguaggi di programmazione quali il Fortran e l'assembler Si delinea sempre più marcatamente la separazione tra: - progehs- (di computer) - costru@ori (di computer) - operatori (di computer) - programmatori - personale adde@o al mantenimento (tecnici) 1

2 Sistemi batch Per eseguire dei programmi (o come venivano chiama- job), un programmatore doveva scrivere il proprio programma su carta, trasferirlo su schede, caricarlo nel computer, che il computer avesse eseguito il calcolo e quindi stampare il risultato Tale operazione era molto dispendiosa in fa@ori di tempo Si ado@ò la soluzione del sistema batch (a lo3): l'idea di base era quella di dividere i tre lavori, ovvero il caricamento dei da-, il calcolo e la stampa Batch: vantaggi Ridurre il tempo raggruppando lavori simili (Fortran, Assembler, COBOL) Sequenzializzazione automa-ca dei Job: automa-camente il controllo passa da un Job al successivo Caricamento automa-co del compilatore Caricamento automa-co dell'assemblatore Batch: funzionamento L'idea è quella di impilare le schede perforate in un vassoio di input di un calcolatore di basso costo che ha solo il compito di trasferire i programmi, dello stesso linguaggio, su nastro magne-co in modo sequenziale Ogni volta che una bobina è completata, viene montata sul calcolatore centrale, il main. A sua volta il main scrive l'output in modo sequenziale su un altro nastro magne-co Il nastro viene montato su di un altro computer di basse prestazioni per trascrivere l'output su carta, che verrà consegnata al programmatore IBM 1401 IBM 7094 Le macchine più u-lizzate negli anni ( 60) per implementare sistemi batch erano IBM 1401, per il caricamento dei da- e la stampa IBM 7094 per il calcolo (macchina più potente e costosa) I sistemi opera-vi -pici per ques- elaboratori, per lo più programma- in FORTRAN e in Assembler erano il FMS (Fortran Monitor System) e l'ibsys Il Sistema Opera-vo di ques- Mainframe doveva erogare pochi semplici servizi: ges-one dell'input/output, interpretazione dei comandi contenu- nelle schede controllo e controllo dell'esecuzione di programmi, sia quelli lancia- dall'utente, sia le u-lità di sistema IBM 1401 IBM

3 I primi Sistemi Opera-vi Durante l'esecuzione dei programmi, su nastro magne-co, vengono esegui- anche altri programmi di ges-one per l'esecuzione del compilatore Fortran, dell'assemblatore e per il corre@o caricamento (delle istruzioni e dei da-) dei programmi scrih dai programmatori Tali operazioni di ges-one vengono fornite da uno speciale programma, il primo rudimentale sistema opera-vo: monitor residente La terza generazione L avvento dei circui- integra- (IC) determinò la nascita dei computer di terza generazione ( ) e, di conseguenza, dei nuovi Sistemi Opera-vi Nello stesso periodo i Sistemi Opera-vi iniziarono a supportare il DMA e lo SPOOL Il DMA (Direct Memory Access) è il sistema che perme@e di trasferire interi blocchi di da- da memoria secondaria a memoria centrale in modo completamente indipendente dal processore, il quale può, nel fra@empo, eseguire altre operazioni Lo SPOOL (Simultaneous Peripheral Opera-ons On Line) è un sistema che perme@e di ges-re in maniera efficiente le code di job di stampa L IBM System/360 Nell'aprile del '64 l'ibm presentò una famiglia di computer chiamata IBM System/360, prima realizzazione di una ne@a dis-nzione tra archite@ura hardware e implementazione Tuh gli elaboratori della suite, che andavano da piccole macchine a grandi Mainframe u-lizzavano varian- dello stesso Sistema Opera-vo, l'os/360, che supportava sia il calcolo scien-fico che quello commerciale Tu@avia questa eccessiva diversificazione tra i diversi computer rese difficile scrivere codice efficiente che rispe@asse tuh i requisi- che erano in confli@o tra di loro Il risultato fu un Sistema Opera-vo enorme e molto complesso scri@o da migliaia di programmatori. OS/360 conteneva cen-naia di errori che resero necessarie diverse revisioni. Purtroppo ogni nuova versione correggeva alcuni problemi, introducendone però degli altri La mul-programmazione Nell OS/360 e in mol- altri Sistemi Opera-vi dell'epoca venne implementata la mul/programmazione, che rendeva possibile la presenza di più programmi in memoria contemporaneamente Quando un job in esecuzione aveva bisogno di effe@uare una operazione di I/O il Sistema Opera-vo lo sospendeva e al suo posto faceva girare un altro job Quando l'operazione di I/O si concludeva il primo job tornava pronto all'esecuzione e a@endeva il suo turno a@endendo la sospensione di uno degli altri Questo rendeva necessaria la presenza di hardware specializzato per proteggere i programmi dalle reciproche interferenze Il Timesharing (1) Ogni utente ha un terminale proprio collegato al calcolatore centrale. Ad ogni programma viene assegnato un intervallo di tempo durante il quale le sue istruzioni vengono eseguite dalla CPU Scaduto tale intervallo di tempo, il processore con-nua (inizia) l'esecuzione delle istruzioni di un altro programma per la durata del prossimo intervallo di tempo Il Timesharing (2) Nel 1962 venne realizzato al MIT il primo sistema di -mesharing su un IBM 7094: il CTSS (Compa-ble Time Sharing System) Fu in realtà il MULTICS la vera rivoluzione. Venne sviluppato congiuntamente dal MIT, dalla General Electric e dai Bell Labs, ed era in grado di supportare cen-naia di uten- in -mesharing La realizzazione fu però molto più complessa del previsto, tanto che i Bell Labs abbandonarono il proge@o Tu@avia Mul-cs introdusse molte nuove idee che influenzarono non poco i successivi Sistemi Opera-vi 3

4 UNIX UNIX fu a par-re dal 1969 da un gruppo di ricercatori della AT&T presso i Bell Labs, tra cui erano presen- Ken Thompson (che lavorò anche al proge@o Mul-cs), Dennis Ritchie e Douglas McIlroy Esso prese notevole spunto dal padre Mul-cs, e grazie all'ohmo lavoro di queste persone divenne un sistema molto interahvo, affidabile e ricco di funzionalità Vennero sviluppate anche molte varian- di UNIX, come il System V, BSD (Berkley Sozware Distribu-on), Minix (usato in ambito didahco) e successivamente (sulla base di MINIX e UNIX) l'ormai famosissimo Linux sviluppato dallo studente finlandese Linus Torvalds. I Personal Computer (1) Negli gli anni '80 grazie alla tecnologia LSI (large scale integra-on) la costruzione di chip integra- divenne massiccia e portò all'abbahmento dei prezzi dell'hardware, facendo sorgere l'era del Personal Computer Queste macchine erano piccole, economiche ed avevano prestazioni simili a quelle dei calcolatori medio- grandi di anni prima La diffusione commerciale del computer ha dato impulso notevole allo sviluppo di interfacce friendly, che siano di facile u-lizzo anche per chi non sia un esperto del se@ore. I Personal Computer (2) I primi modelli erano dota- di Sistemi Opera-vi monoutente con accesso interahvo e supporto al -mesharing Il più importante tra i primi Sistemi Opera-vi per Personal computer era il CP/M- 80 della Digital Research per le CPU 8080 / 8085 / Z- 80. Era basato sui Sistemi Opera-vi della Digital Equipment Corpora-on specialmente quelli per l'archite@ura PDP- 1 MS- DOS (o PC- DOS quando fornito da IBM) era originariamente basato proprio sul CP/ M- 80 Microsoz vs Apple (1) Steve Jobs era uno dei pochi che credeva nell'idea del Personal Computer All'epoca era difficile immaginare cosa potesse farsene una persona di un computer in casa. Egli invece con-nuò per la sua strada fondando Apple Computer Inc. nel 1976 assieme a Steve Wozniak e Ronald Wayne Jobs era convinto che il futuro del Personal Computer sarebbe stato legato all'interfaccia grafica. E così, ispirandosi a quella sviluppata da Xerox qualche anno prima (da Doug Engelbart), Apple lanciò nel 1983 Lisa OS il primo sistema opera-vo per Personal Computer con interfaccia grafica e padre di MAC OS (1984) per Macintosh Microsoz vs Apple (2) La GUI (Graphical User Interface) fu una rivoluzione tanto che di lì a poco Microsoz avrebbe commercializzato Windows (1985) e sarebbe nato l'x Window System in ambiente Unix (1984). All'inizio Windows non era definibile Sistema Opera-vo: era piu@osto un'estensione di MS- DOS. Fu con il rilascio di Windows 3.0, nel 1990, che Microsoz si impose sul mercato. A par-re da Windows 3.1 fu introdo@o il supporto alla mul-medialità, mentre con l'introduzione di Windows 95 si passò defini-vamente dal calcolo a 16 bit a quello a 32 bit. I Sistemi Opera-vi di rete (1) Un fenomeno interessante che iniziò a prendere piede da metà degli anni '80 fu lo sviluppo delle re- di calcolatori, fenomeno che ha poi portato all'incredibile crescita di Internet Nacquero così i Sistemi Opera/vi di rete e i Sistemi Opera/vi distribui/ I primi altro non sono che normali Sistemi Opera-vi ai quali vengono aggiun- i sozware per il collegamento a macchine remote e quindi alle rela-ve risorse condivise come file e stampan- I secondi sono Sistemi Opera-vi che girano su sistemi a più processori oppure che inviano i processi da elaborare ad altri computer della rete 4

5 I Sistemi Opera-vi di rete (2) Mac OS X I Sistemi Opera-vi distribui- sono dota- di par-colari poli-che di scheduling che perme@ono una efficace allocazione dei processi tra le CPU disponibili. Inoltre anche il sistema di archiviazione (file system) è unico, anche se in realtà è distribuito tra vari nodi della rete Esempi di sistemi di rete sono tu@e le versioni di Windows dalla NT 3.1 in poi, mentre UNIX e deriva- fanno parte di entrambe le categorie in quanto supportano entrambe le tecnologie Windows 8 Ubuntu ios 7 Android 4.3 Jelly Bean 5