I Sistemi Operativi. Introduzione ai Sistemi Operativi (parte B) Stefano Quer Dipartimento di Automatica e Informatica Politecnico di Torino

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1 I Sistemi Operativi Introduzione ai Sistemi Operativi (parte B) Stefano Quer Dipartimento di Automatica e Informatica Politecnico di Torino

2 2 Principali SO I SO possono essere classificati utilizzando diversi criteri Tra le varie possibilità la seguente classificazione tiene conto del dominio applicativo Calcolo scientifico, servizi, web, etc Supercomputing, mainframe, server, workstation, desktop, laptop Applicazioni particolari Dispositivi real-time (e.g., safety critical, aereonautica), sistemi embedded (automotive) Handlet device (e.g., bar-code scanners, Personal Digital Assistant, etc.), smart card

3 3 Principali SO: Diffusione Tipologia SO Market Share Desktop, laptop, etc. Windows % Dati aggiornati a ottobre 2015 Windows % Windows XP 9.72% OS X 8.18% Windows % Windows Vista 1.93% Linux 1.80% Altri 2.17% Tipologia SO Market WEB Client Windows 49.5% Apple 15.62% Linux based 19.13% Altri 3.83% Tipologia SO Market All devices Android 48.61% ios / OS X 11.04% Windows 14.0% Altri 26.34%

4 4 Windows Microsoft Fondata nel 1975 da Bill Gates e Paul Allen Nel 1981 commercializza MS-DOS Dal 1985 commercializza Windows Sistema operativo con interfaccia grafica a finestre (da cui il nome) Orientato a processori Intel Controlla tra l 80 e il 90% del mercato dei desktop (includendo tutte le versioni in uso)

5 5 Windows: Versioni Server Device - embedded Windows NT 3.1, 3.5, 3.51, 4.0 (dal 1993), Windows 2000, Windows Server 2003, 2003 R2, 2008, 2008 R2, 2012, 2012 R2 Windows CE, Windows Embedded, Windows Phone, Windows Mobile, Windows RT,... Desktop Windows (dal 1985 al 1993) Windows 95, 98, ME (Windows 9x) (dal 1993) Windows XP (dal 2001) Windows Vista (dal 2007): disponibile nelle versioni home premium, business, enterprise, ultimate Windows 7 (dal 2009): disponibile nelle versioni basic, premium, professional, enterprise, ultimate, thin PC Windows 8, 8.1 (dal 2012): disponibile in versione standard, pro, enterprise Windows 10 (dal 2015)

6 6 Windows: Versioni 16 bit Windows 1.0 (1985) - Windows 3.1 (1992) Concepito per essere portabile Introduce mouse e GUI (Graphical User Interface) Basato su BIOS e DOS per tutte le funzioni di base bit Windows 9x ( ) Derivate da MS-DOS e dalla versioni a 16 bit Introduce un proprio kernel Il parziale insuccesso porta alla commerzializzazione parallela di Windows NT (interamente su 32 bit) bit Da Windows NT (NT = New Technology?) Abbandona la filosofia MS-DOS Introduce un nuovo kernel (micro-kernel ibrido di ispirazione UNIX) Permette la gestione multi-utente, multi-tasking, multi-processore

7 7 MAC OS Apple Dal 1984 al 2001 commercializza MAC OS Versione di SO completamente grafica Raggiunge limiti strutturali di sviluppo alla fine del 90, non permettendo Multitasking preemptivo Memoria protetta Dal 2001 commercializza MAC OS X Nato per computer Macintosh Inizialmente retro-compatibile con MAC OS Basato su architettura UNIX della famiglia BSD e 100% compliant standard POSIX

8 8 MAC OS X Inizialmente MAC OS X utilizzava una struttura a micro-kernel basata su Spostamento servizi da kernel a spazio utente Comunicazioni gestire con scambio di messaggi Questo implicava un degrado delle prestazioni dovuto alla comunicazione tra gli utenti e il kernel Le ultime versioni di MAC OS X utilizzano una struttura ibrida stratifica a tre strati includente Tutte le più comuni utility e shell di UNIX Una macchina Java nativa I principali linguaggi di scripting (Perl, Python, etc.)

9 9 MAC OS X: Caratteristiche Architettura proprietaria molto chiusa in termini di SO e applicativi Esegue direttamente molti programmi GNU Linux (con makefile) Micro-kernel facilmente estendibile Adattabile a nuove architetture hardware Affidabilità elevata (compiti del kernel limitati) Sicurezza elevata Diffusione non eccessiva Architetture e software costosi Market share mantenuto in buona parte per l appealing del marchio

10 10 UNIX / Linux UNIX nasce nel 1970 per la programmazione del PDP11 (minicomputer Digital ) Nonostante la relativa elevata portabilità gli anni 80 vedono una notevole proliferazione di versioni Diversi enti (e.g., il governo USA) richiedono la sua standardizzazione Uno standard specifica l interfaccia del SO Per ciascun standard possono esistere diverse implementazioni reali (e commercializzate da "vendor" distinti) Una implementazione è in genere un sotto-insieme dello standard

11 11 UNIX/Linux: Standard ISO C POSIX SUS 1972: UNIX viene migrato dall assembler al linguaggio C. Nel tempo si susseguono diverse versioni dello standard C: ANSI C (1989), ISO C o C90 (1990), ISO C o C99 (1999), C11 (2011) POSIX = Portable Operating System Interface Famiglia di standard nata per promuovere la portabilità dei sistemi UNIX a livello mondiale Definisce i servizi che ogni sistema UNIX deve soddisfare per essere "POSIX compliant" Include lo standard ISO C SUS = Single UNIX Specification Progetto nato nella metà degli anni 80, sovrainsieme di POSIX. Definisce quanto un sistema operativo deve rispettare per fregiarsi del nome UNIX

12 12 UNIX/Linux: Implementazioni AT&T Bell Laboratories, Berkeley Software Distridution (BSD), Free-BSD, Solaris (SUN Microsystems), MAC OS X, etc. Linux Sviluppato a partire da Minix (Tanenbaum) Creato nel 1991 da Linus Torvalds (Helsinki) Nato per scopi didattici diviene presto software libero (differenza principale da altri sistemi UNIX) Permesso utilizzo e sviluppo Coperto da "GNU Public License" L elemento comune è il kernel ("Linux" identifica il "kernel") ma esistono diverse distribuzioni

13 13 Linux: Distribuzioni Distribuzione CentOS Debian Fedora Mandriva Red Hat SuSE Slackware Ubuntu Caratteristiche Derivata da RedHat Entrerprise; orientata al mercato aziendale Contiene solo software libero Realizzata da GNU/Linux, sponsorizzata da Red Hat Originariamente Mandrake, per utenti meno esperti Sviluppata sino al Sostituita da Red Hat Enterprise Sviluppata da Novel Longeva (dal 1993). Pubblico esperto Attualmente la più diffusa; Basata su Debian; completa e semplice; propone diverse derivazioni ufficiali: EduUbuntu (educational), Kubuntu (KDE), Lubuntu (LXDE), Ubuntu Mobile, etc.

14 14 Linux: Caratteristiche SO sviluppato su base globale Diffusione Desktop 1.6% (2014) Server 60% (2008) Il 95% deigli effetti visivi e animazioni di Hollywood (e.g., Titanic 1997) sono sviluppati su sistemi Linux Complessità di Debian 4.0 (2007) 283 milioni di righe di codice Con mezzi convenzionali lo sviluppo richiederebbe anni uomo e 8.16 miliardi di $ Alcuni lo considerano come il SO più evoluto Punto di riferimento per lo sviluppo del kernel

15 15 Confronti Il confronto tra SO È spesso argomento di discussione tra i vari utenti È complesso Esistono diverse versioni con caratteristiche diverse (desktop, server, mobile) Prezzi e supporto variano con le versioni Per ogni affermazione trovata su testi o risorse in rete ne esiste almeno una di senso opposto

16 16 Confronti La maggior parte del dibattito si concentra su Windows: poco stabile MAC OS X IOS: elegante e "sexy" Linux: Difficile da usare e software poco disponibile Queste considerazioni sono basate principalmente sulle versioni più obsolete dei SO Molte considerazioni dipendono dalle mode In pratica SO diversi possono co-esistere e essere utilizzati per scopi diversi

17 17 Diffusione Windows Circa 80.0% nel desktop Pre-installato su quasi tutti i desktop e laptop MAC OS X Nel 2011 Circa il 14.0% negli Stati Uniti Circa il 6.5% a livello mondiale Pre-installato su tutti i sistemi Apple Se non si ha un computer MAC non lo si può utilizzare Linux Nel % sui desktop 60.0% nei server Raramente pre-installato

18 18 Costi e licenze Windows SO con costo dell ordine di 100$ Il software aggiuntivo è spesso proprietario (End User Licence Agreement EULA) MAC OS X Linux SO generalmente più caro di Windows Software proprietario SO free, basta farne il dowload dalla rete Software libero (GPL) Microsoft considera Linux e l open source minaccia crescente al mercato

19 19 Installazione Windows MAC OS X Linux Semplificata da Windows XP in poi Richiede sino a 60 minuti Il software aggiuntivo è spesso a pagamento Molti driver vanno installati separamente anche se il procedimento è automatico Preinstallato Si deve re-installare raramente Aggiornamenti automatici Permette l utilizzo solo di software specifico Modalità variabili a seconda dell edizione Richiede da 5 a 60 minuti Molte alternative sono già preinstallate Il software è libero per la maggior parte I driver liberi sono pre-installati, quelli proprietari vanno scaricati da repository

20 20 Stabilità Windows MAC OS X Linux Aumentata con il kernel NT Richiede riavvii frequenti Dal kernel NT il task manager permette di chiudere i processi dannosi Molto stabile Avvantaggiato dall essere utilizzato solo su computer Apple Linux ha una struttura modulare fortemente stabile Va riavviato solo dopo l aggiornamento del kernel (esistono SO Linux mai riavviati per anni) Gestione dei processi da riga di comando

21 21 Sicurezza Windows Scoperti circa 11,000 malaware nel 2005 Indispensabile procurarsi antivirus, antispam, etc. Una volta infettato risulta difficile liberarsi del problema MAC OS X Linux Praticamente esente da virus Questo è principalmente dovuto alla sua relativa minore diffusione Essendo "open" è virtualmente più insicuro di MAC Scoperti 800 malaware Estremamente difficile venga infettato da un virus in pratica I kernel monolitici sono più soggetti a problemi (infettato un componente il problema di diffonde) Se l utente di root (super-user) è separato i problemi sono minori

22 22 Aspetto Windows MAC OS X Linux Unico desktop solo parzialmente modificabile Fornisce prompt-comandi MS-DOS PowerShell e Cygwin (GPL) permettono di ottenere una shell UNIX-like Se Windows sembra OK, MAC in genere è più piacevole Diverse alternative (GNOME, KDE, FluxBox, Enlightment, etc.) Le shell sono completamente integrate con la console

23 23 Prestazioni Windows MAC OS X Linux Soprattutto Windows Vista e Windos 7 richiedono moltissime risorse Generalmente lenti tanto al boostrap quanto per eseguire applicazioni varie Nel 2006 circa 2 volte più lento di Windows e Linux Miglioramenti notevoli negli ultimi anni Nel 2012 MAC OS X e Windows hanno performance simili su diverse applicazioni Eccellente per applicazioni grafiche non sempre riesce a gestire l hyper-threading della CPU in modo efficiente Ipoteticamente più efficiente Sfrutta l hardware in maniera eccellente con prestazioni paragonabili alle costose workstation UNIX Su applicazioni CPU-intensive risulta 2-3 volte più veloce di MAC OS X

24 24 Confronto sinottico Caratteristica Windows MAC OS X Linux Price 100$ 100$ Free Ease Easy Easy Average Reliability Average Good Excellent Software # High High Good Software cost 200$ 200$ Free Hardware Very large Good Average support Security Average Good Excellent Open Source No No Yes Support Proprietary Proprietary Online