Microsoft Windows è una famiglia di sistemi operativi prodotta da Microsoft a partire dal 1985 per l’utilizzo su personal computer, ma esistono anche versioni di Windows specifiche per server e sistemi embedded. Più precisamente, le versioni a 16 bit non sono sistemi operativi ma ambienti operativi. Windows possiede la maggior parte del mercato dei sistemi operativi client (circa 87%).

La famiglia Microsoft Windows comprende numerosi prodotti differenti tra loro, che possono essere generalmente suddivisi in cinque grandi categorie.

Ambienti operativi a 16 bit

Questi forniscono semplicemente un’interfaccia grafica, detta desktop e richiedono un sistema operativo separato per i servizi essenziali (come l’accesso ai dischi, il monitoraggio della tastiera per l’input, e così via) che usualmente era MS-DOS della stessa Microsoft.

* Windows 1.0 del 1985.
* Windows 2.0 del 1987.
* Windows 3.0 del 1990.
* Windows 3.1 del 1991.
* Windows For Workgroups 3.11 del 1993.

Sistemi operativi ibridi 16/32 bit

I servizi del sistema operativo DOS vengono integrati in Windows. Questi sistemi operativi vengono spesso indicati con il nome “Windows 9x”.

* Windows 95 del 1995, seguito da versioni contenenti correzioni e miglioramenti nel 1996 e nel 1997.
* Windows 98 del 1998, seguito dalla versione Second Edition del 1999.
* Windows ME del 2000, che ha conosciuto una diffusione minore rispetto ai due precedenti.

Sistemi operativi a 32 bit

Originariamente progettati per il mercato professionale con il progetto di un sistema operativo completamente nuovo, compongono la famiglia Windows NT.

* Windows NT 3.1 del 1993.
* Windows NT 3.5 del 1994
* Windows NT 3.51 del 1995
* Windows NT 4.0 del 1996.
* Windows 2000 del 2000.
* Windows XP del 2001 con la versione server Windows Server 2003 del 2003.
* Windows FLP creato per girare su hardware più vecchi.
* Windows XP Media Center Edition del 2005.
* Windows Vista del 2006 per le aziende e da gennaio 2007 per il pubblico.
* Windows Home Server del 2007
* Windows Server 2008 del 2008

Sistemi operativi a 64 bit per architetture EM64T e X86-64

Lo sviluppo tecnologico portò allo sviluppo di tecnologie quali Intel EM64T e AMD X86-64, che estendono il set tradizionale di istruzioni a 32 bit X86. Il supporto a questa nuova architettura nacque inizialmente con le versioni x64 di Windows XP e Windows Server, per poi estendersi a tutte le versioni successive di Windows.

* Windows XP Professional x64 Edition
* Windows Server 2003 x64 Editions
* Windows Vista per sistemi x64, rilasciato a fine 2006 per le aziende e inizio 2007 per il pubblico, contemporaneamente alla versione a 32 bit.
* Windows Home Server, rilasciato nel Novembre 2007
* Windows Server 2008 per sistemi x64 e IA-64, uscito nel 2008.
* Windows 7 (nome in codice), futura versione di Windows che dovrebbe essere la prima non rilasciata a 32 bit.

Sistemi operativi a 64 bit per architettura IA-64

Già alla fine degli anni ‘80 e nei primi anni ‘90, Hewlett-Packard si rese conto della limitazione dell’architettura X86 che dominava il mercato. Dallo sforzo per migliorare questa tecnologia, nacquero prima EPIC e poi, con la collaborazione di Intel, la versione definitiva dell’architettura, IA-64. Questa nuova architettura si pone come successore di x86 e delle architetture RISC, rinnovando completamente il set di istruzioni e basandosi soprattutto sul parallelismo di istruzioni. Al momento IA-64 è limitata al campo server.

* Windows XP 64 bit Edition per sistemi IA-64 basati sui processori Intel Itanium.

Sistemi operativi embedded ed altri

* Windows CE, oggi chiamato Windows Mobile per Smartphone, PDA del tipo Pocket PC, sub-notebook e altri sistemi embedded.
* Windows XP Tablet PC Edition per apparecchi con touch screen come Tablet PC e Ultra Mobile PC.
* Windows XP Embedded per sistemi embedded x86 come bancomat, registratori di cassa, slot machines, ecc. Utilizza i binari di Windows XP.
* Windows NT per DEC Alpha, IBM PowerPC, e sistemi MIPS (nessuno di questi è più mantenuto dal 2000).

Windows è un sistema operativo concepito fin dall’inizio per essere portabile su differenti architetture, sebbene si sia diffuso quasi esclusivamente su computer con architettura x86 (in passato sono state prodotte alcune versioni di Windows NT per DEC Alpha, MIPS, PowerPC e SPARC, oggi non più supportate). Attualmente sono supportate anche le nuove piattaforme a 64 bit di Intel e AMD.

Architettura del sistema

Le varie famiglie di Windows hanno caratteristiche tecniche molto diverse fra loro. Le versioni a 16 bit erano semplicemente degli “ambienti grafici” che fornivano al programmatore un insieme di librerie e servizi per l’interfaccia grafica. In realtà le funzioni di base (l’input/output, l’accesso ai dischi e la gestione della memoria) sfruttavano i servizi del BIOS e del DOS.

Le versioni ibride a 16/32 bit (la famiglia Windows 9x) disponevano invece di un proprio kernel in modalità protetta, che tuttavia era un’evoluzione del kernel in modalità reale del DOS.

La famiglia Windows NT, invece, è basata su un kernel completamente nuovo a 32 bit (64 bit in alcune versioni recenti) con architettura a microkernel ibrido.

Ciò che rende uniformi tutti i sistemi Windows è l’interfaccia ad alto livello al programmatore, costituita dalle Windows API che hanno mantenuto una forma sostanzialmente immutata dalla prima versione di Windows ad oggi.

L’interfaccia grafica – GUI – graphic user interface

Windows è sin dall’origine un sistema operativo grafico, pensato per essere utilizzato con il mouse, e a differenza dei sistemi Unix l’interfaccia grafica è un componente essenziale non opzionale. Solo nelle prime versioni di Windows NT il sottosistema grafico operava in user mode, ma a partire dalla versione 4.0 è stato portato a livello kernel per motivi di prestazioni.

Microsoft è stata spesso accusata di avere copiato l’interfaccia di Windows dal sistema operativo del Macintosh di Apple, il Mac OS. Alcuni affermano che la GUI sia stata rubata dalla Xerox; Apple, tuttavia, aveva stipulato un contratto con Xerox per poter utilizzare le sue risorse all’interno del progetto Macintosh. Per distribuire la prima versione di Windows, Microsoft ottenne una licenza da Apple. La versione di Windows tuttavia non disponeva della possibilità di avere finestre affiancate, che erano ancora una caratteristica pressoché esclusiva del Macintosh: per questo in Windows 1.0 le finestre occupavano sempre tutto lo schermo. In Windows 2.0 Microsoft introdusse le finestre affiancate, e Apple citò in giudizio Microsoft. La causa legale si risolse, molti anni dopo, con una trattativa privata, i cui dettagli non sono completamente noti al pubblico.

La shell di Windows fino alla versione 3.1 era divisa in diversi programmi: Executive nelle prime versioni e in seguito Program Manager e File Manager. Il grande passo avanti si ebbe con la shell Explorer di Windows 95 (in italiano Gestione risorse), caratterizzata in particolare dalla Barra delle applicazioni e dal Menu di avvio. Era inoltre presente un moderno Desktop, come quello presente da anni in altri sistemi operativi.

Dal paradigma di Explorer hanno preso ispirazione molte altre shell (in particolare i Desktop environment KDE e GNOME). Però secondo alcuni la shell di Windows 95 non sarebbe una vera innovazione, ma per molti versi la copia di interfacce di precedenti sistemi operativi. Spesso il precursore di Explorer è considerata la shell di Acorn Archimedes del 1987, che disponeva di un componente simile alla Barra delle applicazioni. In realtà qualcosa di simile era presente già in Windows 1.0, nel 1985. Però concetti quali il desktop, il cestino e la navigazione del file system per finestre erano presenti da anni, in varie forme, in molti altri sistemi operativi. Tuttavia Explorer fu il frutto di una lunga ricerca di ergonomia da parte di Microsoft, che studiò con l’ausilio di esperti il modo in cui gli utenti interagivano con il computer. Non si fa quindi torto ai suoi precursori dicendo che Explorer è stata la prima shell davvero integrata, coerente e costruita secondo i bisogni dell’utente.

Il desktop di Windows e tutte le interfacce grafiche prima di esso hanno causato un cambiamento significativo nell’interazione tra computer e utente: con esso è possibile svolgere molti compiti (task in inglese) comuni e complessi con una minima conoscenza del computer. Tuttavia, l’interfaccia isola l’utente dai processi interni del sistema, rendendo più difficile controllarlo e configurarlo. Questa è stata una limitazione iniziale solo per gli utenti esperti che si erano formati con i sistemi operativi a linea di comando.

Windows ha raggiunto un’enorme diffusione nel mercato. Alcuni commentatori hanno suggerito che la ragione non sia dovuta a superiorità tecnica o maggior semplicità d’uso di Windows rispetto ai concorrenti, ma sia il risultato di pratiche commerciali illecite da parte di Microsoft; a questo proposito sono tutt’ora in corso dei procedimenti giudiziari.

Secondo altri invece il motivo di tale successo sarebbe la grande pubblicità di cui può disporre Windows, in virtù degli enormi introiti generati dallo stesso, in un “circolo virtuoso” (o “vizioso” per altri) in cui la maggior notorietà causa maggiori guadagni che rendono possibile maggiore pubblicità. In passato infatti erano relativamente poche, in percentuale, le persone al corrente dell’alternativa offerta da sistemi operativi quali Unix, Linux, Mac OS e numerosissimi altri, mentre oggigiorno sta crescendo sempre più il mercato dei Macintosh della Apple e, soltanto recentemente, il Sistema Operativo GNU/Linux, pur non potendo disporre di grandi quantità di denaro da investire in pubblicità trattandosi di software solitamente distribuito gratuitamente, è stato pubblicizzato (seppur saltuariamente) anche in ambiti non strettamente “riservati” a informatici e sviluppatori e si sta facendo conoscere al grande pubblico.

Queste motivazioni però non tengono conto del fatto che il successo di Windows non è stato la conseguenza ma la causa del successo di Microsoft. L’azienda dominante (e per questo malvista da gran parte della comunità informatica) nei primi anni novanta era IBM, che commercializzava OS/2, tra l’altro con grande uso di marketing e pubblicità (persino in Italia con spot pubblicitari per OS/2 Warp). Quindi il successo di Windows si deve anche al suo minor costo e soprattutto al fatto che all’epoca richiedeva hardware meno potente, e quindi meno costoso, di OS/2. Sempre problemi di costi molto elevati hanno frenato la crescita del Macintosh, nonostante all’inizio degli anni novanta fosse di fatto il sistema monopolista per il desktop publishing, la grafica computerizzata (per cui è ancora molto usato) e la produzione musicale.

I sistemi operativi della Microsoft sono il principale obiettivo degli scrittori di virus informatici, a causa dell’effetto combinato della grandissima diffusione, delle scarsa attenzione dimostrata fino ad oggi dall’azienda per la tematica della sicurezza, e dalle scarsissime conoscenze, da parte dell’utente medio, dei pericoli derivanti dalla connessione di un PC ad una rete di estensione mondiale come Internet: la linea di condotta del gigante di Redmond è stata sempre di favorire le funzionalità messe a disposizione dell’utente e la configurabilità delle proprie applicazioni, piuttosto che la prudenza nel costruire codice meno vulnerabile. Negli ultimi anni con l’avvento di Internet e la crescita ulteriore della base di computer installati, tanto la produzione di virus, quanto l’ampiezza del danno che possono provocare è cresciuta: è richiesto un bagaglio relativamente basilare di nozioni per creare epidemie in grado di rallentare significativamente le strutture informatiche di tutto il mondo, con conseguenze calcolate da alcuni in migliaia di ore di lavoro perso. Alla luce di tutto ciò la sicurezza è tornata ad essere un tema primario per governi, analisti, sviluppatori e aziende: per la stessa Microsoft è diventata una delle priorità principali.

Parallelamente si è sviluppato il dibattito se la garanzia di programmi sicuri sia meglio assicurata dalla trasparenza nel rendere pubblici i bachi e le vulnerabilità scoperti o invece dal mantenere questo tipo di informazioni riservate fino alla risoluzione del problema. Dibattito che si intreccia con quello sul rilascio o meno del codice sorgente. Microsoft, che è un proponente del secondo approccio, ha risposto alla crescente richiesta da parte di pubbliche amministrazioni e grosse aziende di poter visionare il codice che utilizzano, varando l’iniziativa denominata Shared source, la quale consente a pagamento (ma gratuitamente per le pubbliche amministrazioni) di avere accesso ai sorgenti. Ironicamente, una falla di sicurezza del sito della società delegata a gestire gli accessi al codice sorgente ha causato nel febbraio del 2004 la diffusione di una parte del sorgente di una versione preliminare di Windows 2000 (circa 200 MB di codice), da cui derivano anche Windows XP e Windows Server 2003.