Evoluzione degli Elaboratori Elettronici

Transcript

1 SISTEMI OPERATIVI Evoluzione degli Elaboratori Elettronici Ciclo di vita della tecnologia 2

2 Ciclo di vita della tecnologia (cont.) 3 Esempio: Apple inc. Newton ( ) iphone (2007) 4

3 Consumerization» Oggi Le nuove tecnologie del mondo IT sono sviluppate inizialmente per il mercato del consumatore finale» In un secondo momento queste tecnologie sono integrate nei processi aziendali Permettendo ai dipendenti l uso dei dispositivi personali sul lavoro 5 Breve storia dei sistemi di elaborazione» Primi sistemi: meccanici Pascal (1642): addizione e sottrazione Leibniz (1700): le 4 operazioni fondamentali» Nuove idee solo 150 anni più tardi! Babbage (1834): motore analitico, un calcolatore programmabile. Il calcolatore era capace di eseguire istruzioni elementari per mezzo delle quali era possibile risolvere diversi problemi.» Inizia era calcolatori general purpose Uno stesso calcolatore può essere programmato per svolgere compiti diversi (es. elaborazione testo, calcoli scientifici, posta elettronica, ecc.) 6

4 Alcune pietre miliari Data Nome Realizzato da Commento 1834 Motore Analitico Babbage Primo tentativo di calcolatore "digitale" (meccanico) 1936 Z1 Zuse Primo calcolatore funzionante con relé (elettromeccanico) 1943 COLOSSUS Governo GB Primo calcolatore elettronico 1944 Mark I Aiken Primo calcolatore americano generalpurpose 1946 ENIAC I Eckert/Mauchley Inizia La storia dei calcolatori moderni 1949 EDSAC Wilkes Primo calcolatore con programma in memoria 1951 Whirlwind I M.I.T. Primo calcolatore real-time 1952 IAS Von Neumann La maggior parte dei calcolatori oggi usa la stessa architettura 1957 ELEA Olivetti Primo esemplare della serie Elea 1960 PDP-1 DEC Primo minicalcolatore (venduti 50) IBM Piccolo calcolatore che diventò popolare nelle piccole imprese IBM Posizione dominante nel calcolo scientifico nei primi anni '60. 7 La prima era dei calcolatori John Von Neumann ENIAC PDP-1 ELEA IBM 1401 Pannello di controllo 8

5 Elaborazione Seriale (anni 40 e 50)» Calcolatori controllati da una console indicatori luminosi interruttori a levetta tastiera stampante» Non esisteva il sistema operativo» L esecuzione di un programma era avviata manualmente da un operatore 9 Sistemi Batch (anni 50)» Monitor (metà anni 50, General Motors, IBM 701) Software che gestisce l esecuzione automatica di una sequenza di programmi» I job da eseguire sono registrati sequenzialmente su un nastro» Ciascun programma ritorna al monitor al termine dell elaborazione Il monitor carica il job successivo» Il monitor residente si trova nella memoria principale ed è disponibile per l esecuzione 10

6 Monitor Residente Job Control Language (JCL)» Un linguaggio di programmazione ad hoc» Fornisce istruzioni al monitor Quale compilatore usare Quali dati da usare Monitor Interrupt Processing Device Drivers Job Sequencing Control Language Interpreter User Program Area 11 Requisiti hardware per il monitor» Protezione della memoria Non deve consentire la modifica dell area di memoria che contiene il monitor» Istruzioni privilegiate Possono essere eseguite solo dal monitor» Si introduce il concetto di modo di esecuzione: utente e kernel» Timer Impedisce ad un singolo job di monopolizzare il sistema» Interruzioni 12

7 Nel 1962 il New York Times riporta una frase di John W. Mauchly (uno dei progettisti di ENIAC) There is no reason to suppose the average boy or girl cannot be master of a personal computer 13 nel 1977 There is no reason anyone would want a computer in their home Ken Olson, president, chairman and founder of DEC 14

8 In Italia negli anni 60» : sviluppo in Olivetti del primo personal computer al mondo (Pier Giorgio Perotto)» : produzione di Programma 101 (circa unità) Pier Giorgio Perotto P101. Quando l'italia inventò il personal computer (1995) Giorgio Garuzzo Quando in Italia si facevano i computer (2015) 15 P101 16

9 Alcune pietre miliari Data Nome Realizzatore Commento 1963 B5000 Burroughs Primo calcolatore progettato per un linguaggio di alto livello IBM Primo progetto di una famiglia di prodotti CDC Primo supercomputer scientifico 1965 PDP-8 DEC Primo minicomputer per il mercato di massa (venduti esemplari) 1967 GE 115 GE Progettato in Italia - ex divisione elettronica di Olivetti 1970 PDP-11 DEC Dominante nel mercato dei minicomputer anni ' Intel Priimo calcolatore general-purpose a 8 bit su unico chip 1974 CRAY-1 Cray Primo supercomputer vettoriale 1977 Apple II Primo calcolatore con interfaccia grafica 1978 VAX DEC Primo superminicomputer a 32 bit 1981 IBM PC IBM Inizia l'era del personal computer 1981 Xerox Star Primo personal computer con interfaccia grafica 1985 MIPS MIPS Primo calcolatore RISC commerciale 1987 SPARC Sun Prima workstation RISC basata su processore SPARC 1990 RS6000 IBM Primo calcolatore superscalare 17 Anni 60 e 70 IBM 360 VAX Lettore di dischi IBM 18 Apple II

10 Anni 80 SUN SPARCStation IBM PC-AT ZX Spectrum 19 Fairlight CMI Alcuni Personal Computer di prima generazione Apple Macintosh 1984 Apple Lisa 1983 Osborne Compaq (portatile) 1983 Xerox Star

11 Oggi 21 Domani IEEE Spectrum July

12 23 Componenti di un sistema di calcolo utente 1 utente 2 utente 3 utente n compilatore assemblatore editor di testi base di dati programmi applicativi sistema operativo dispositivi fisici coordina e controlla l'uso dei dispositivi da parte dei programmi 24

13 Il Sistema Operativo visto dall utente» è un programma che consente di interagire con i dispositivi in modo semplice, possibilmente intuitivo Personal computer Server Workstation Dispositivi mobili» Nei sistemi embedded l utente in genere non interagisce con il sistema operativo 25 Il Sistema Operativo visto dall utente» Enfasi su progettazione interfacce + ingresso (ad es., touch-screen) + uscita (ad es., grafica a icone)» Meno enfasi su prestazioni massimizzazione utilizzo risorse 26

14 Interfacce utente L interprete dei comandi» Il sistema operativo riceve dei comandi da eseguire tramite stringhe di testo» I comandi possono far parte dell interprete dei comandi essere dei programmi separati» Nei sistemi Unix/Linux è chiamata shell diversi tipi di shell (C-, bourne, k-, ecc.)» Gli amministratori di sistema interagiscono tramite shell 27 Interfacce utente Interfacce grafiche» Nate negli anni 70 dalle ricerche nei laboratori Xerox di Palo Alto Primi utilizzi: Xerox Alto e Apple Macintosh» Utilizzano metafore (scrivania ) e icone Dispositivi esterni di puntamento dello schermo (stilo, mouse ecc.) Uso di gesti naturali su schermi tattili» Diverse interfacce Macintosh Windows KDE, Gnome, ecc. nel mondo Linux ios Android 28

15 Il Sistema Operativo dal punto di vista del sistema» Il sistema operativo è il mediatore fra le esigenze di risorse dei programmi applicativi + memoria, cpu, periferiche e le risorse effettivamente disponibili nel sistema» Il sistema operativo è un programma di controllo consente l uso corretto delle risorse evita errori, blocchi 29 Il Sistema Operativo dal punto di vista del sistema» Fornisce ai programmi applicativi una visione astratta della macchina» I meccanismi di gestione delle risorse hanno l obiettivo di non creare conflitti di sfruttare al massimo le risorse del sistema 30

16 Definizione di sistema operativo» Non esiste una definizione completa ed esauriente» È essenzialmente un programma che consente l uso di un sistema di calcolo da parte di più di un programma applicativo più di un utente» È comunque un programma che controlla altri programmi 31 L evoluzione dei sistemi operativi L ontogenesi ricapitola la filogenesi La storia dei sistemi operativi si ripete ad ogni evoluzione nella tecnologia dei calcolatori Accoppiamento più o meno stretto del sistema operativo con architettura hardware 32

17 Evoluzione 33 34

18 Il sistema operativo UNIX» Nella seconda metà degli anni 60 grande impulso allo sviluppo di sistemi operativi (innovators)» MIT, Bell Labs e General Electric progettarono MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service)» I Bell Labs ad un certo punto uscirono dal progetto, ma Ken Thompson decise di riscrivere MULTICS su un piccolo calcolatore» Brian Kernigham dei Bell Labs chiamò quel sistema UNICS (Uniplexed Information and Computing Service) gioco di parole con l inglese eunhucs» I Bell Labs si interessano al lavoro: interviene Dennis Ritchie. 35 La storia di UNIX» Esigenza di scrivere UNIX in un linguaggio di alto livello Thompson progettò il linguaggio B che non funzionò tanto bene Ritchie progettò il successore del B, il C» Nel 1974 Ritchie e Thompson pubblicarono un articolo su UNIX Molte università richiedettero UNIX. Essendo i Bell Labs parte di AT&T (monopolio regolato), non poteva vendere computer e cedette UNIX all università per un prezzo modesto. Molti ricercatori iniziarono a lavorarci essendo decisamente più evoluto dei SO fatti in casa utilizzati dai singoli dipartimenti 36

19 Ritchie (in piedi) e Thompson Porting di UNIX su PDP Tappe Fondamentali» 1976: Prima versione disponibile al pubblico (V6)» 1978: V7, antesignana dei moderni sistemi UNIX» 1985: AT&T produsse System V» 1993: AT&T vendette UNIX a Novell» 1995: Novell vendette UNIX a Santa Cruz Operation (SCO)» Parallelamente l Università di Berkeley sviluppò la propria versione BSD» POSIX (Portable Operating System): tentativo di standardizzare UNIX (IEEE) 38

20 Linux» Linus Torvalds, finlandese, studente di informatica, distribuì in Internet la versione preliminare del nucleo di una versione Unix per PC-IBM Ispirato da MINIX, versione didattica di UNIX per PC-IBM sviluppata da Andrew Tanenbaum» Il sistema si è evoluto grazie al contributo di numerosissime persone che attraverso Internet hanno contribuito allo sviluppo» Oggi numerose versioni, sia per personal computer, sia server 39 Lo studio dei sistemi operativi» Oggi lo studio dei sistemi operativi è facilitato da disponibilità di codice sorgente (Linux, Max OS X, Solaris, Windows, ecc.) possibilità di eseguire sistemi operativi diversi su una stessa architettura grazie alle tecniche di virtualizzazione 40

21 Sistema Operativo Apple» Apple nacque nella seconda metà degli anni 70.» Pioniere nell introduzione di applicazioni Elaboratore testi Foglio di calcolo Grafica e nell introduzione del sistema operativo grafico Finestre Mouse» 1983: Apple Lisa» 1984: Apple Macintosh» 2000: Mac OS X (basato su FreeBSD e Mach) 41 Microsoft» Nel 1974 venne creato alla Intel CP/M, il sistema operativo per la nuova famiglia di microprocessori 80xx Sistema a riga di comando» Nel 1981 la Microsoft creò un clone di CP/M e lo vendette a IBM che lo usò come sistema operativo per il primo personal computer PC-DOS per i computer IBM MS-DOS per i computer IBM-compatibili» Nel 1985 prima versione di Windows Interfaccia grafica per DOS, ispirata da quella del sistema operativo Apple, che era un sistema operativo senza interfaccia a riga di comando 42

22 Evoluzione di MS Windows» 1990: Windows 3.0» 1995: Windows 95 Introduce memoria virtuale, gestione dei processi, multiprogrammazione» 1998: Windows 98 Miglioramento grafico e integrazione con Internet» Windows NT (1993) Nuovo progetto slegato da MS-DOS» Windows 2000 (basato su NT), XP e Vista» Oggi Windows 10 per sistemi desktop Windows 2016 per sistemi server 43