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Prestazioni di Windows XP

Pubblicato: 6 agosto 2001

Da Stuart Sechrest e Michael Fortin

Microsoft® Windows® XP offre ottime prestazioni complessive, inclusi tempi di avvio e di riavvio del sistema estremamente rapidi e una maggiore velocità di risposta delle applicazioni . In questo white paper vengono presentati i principali miglioramenti a livello di prestazioni di Windows XP e vengono sottolineati alcuni fattori da tenere in considerazione quando si valuta la configurazione di un sistema. Gli argomenti principali che verranno trattati sono i seguenti:

  • Memoria e prestazioni

  • Valutazione delle prestazioni

  • Prestazioni in fase di avvio

  • Prestazioni in fase di esecuzione

  • Opzioni RAM

  • Fattori di valutazione

In questa pagina

Introduzione
Memoria e prestazioni
Valutazione delle prestazioni
Prestazioni in fase di avvio
Prestazioni in fase di esecuzione
Opzioni RAM
Fattori di valutazione
Riepilogo
Ulteriori informazioni

Introduzione

Microsoft® Windows® XP offre numerose nuove funzionalità. Le eccellenti prestazioni complessive di questo sistema operativo, che includono tempi di avvio e di riavvio notevolmente più rapidi e una maggior velocità di risposta delle applicazioni, creano le condizioni per un'esperienza di utilizzo del computer estremamente soddisfacente.

Nella maggior parte dei computer dotati dei requisiti hardware minimi raccomandati da Microsoft, Windows XP garantisce livelli di prestazioni mai ottenuti con qualsiasi altro sistema operativo Windows. In questo white paper vengono presentati i principali miglioramenti a livello di prestazioni di Windows XP e vengono sottolineati alcuni fattori da tenere in considerazione quando si valuta la configurazione di un sistema.

Fin quando non verranno divulgati i risultati di prove di benchmarking eseguite da un laboratorio indipendente, le informazioni contenute in questo documento saranno utili per comprendere meglio Windows XP e i suoi requisiti in termini di risorse.

  • Memoria e prestazioni

  • Valutazione delle prestazioni

  • Prestazioni in fase di avvio

  • Prestazioni in fase di esecuzione

  • Opzioni RAM

  • Fattori di valutazione

Memoria e prestazioni

Per il corretto funzionamento di Windows XP Microsoft consiglia almeno 128 MB di RAM. Con una memoria di queste dimensioni Windows XP si è dimostrato decisamente superiore alle precedenti versioni di Windows. Con l’aggiunta di risorse le prestazioni diventano sempre migliori, soprattutto quando si eseguono applicazioni multimediali che usano in modo intensivo la memoria. Per apprezzare appieno le applicazioni multimediali e migliorare ulteriormente le prestazioni del computer è possibile espandere la memoria RAM.

In generale, l'aggiunta di memoria è il modo più immediato ed efficace per migliorare le prestazioni di un computer. Sebbene siano consigliati 128 MB di RAM, è possibile eseguire Windows XP anche in sistemi dotati di soli 64 MB. Per carichi di lavoro che implicano esplorazione del Web, utilizzo della posta elettronica e altre attività, le prestazioni che si ottengono eseguendo Windows XP in computer con 64 MB di RAM sono equivalenti o superiori rispetto a quelle che si ottengono, a parità di hardware, con Windows Millennium Edition (Windows ME). Chi è già soddisfatto del comportamento di Windows ME in computer di fascia bassa, non potrà che apprezzare l'incremento delle prestazioni derivante dall'aggiornamento a Windows XP.

Altri fattori che influiscono sulle prestazioni

Oltre alla quantità di memoria del sistema, esistono altri fattori che influiscono sulle prestazioni di un computer sottoposto a particolari carichi di lavoro. La velocità della CPU può influire sulle prestazioni, in modo particolare per quanto riguarda le applicazioni. Sebbene Windows XP non richieda un processore allo stato dell'arte per garantire un'esperienza di utilizzo del computer soddisfacente (il requisito minimo è un Pentium II da 300 MHz), il sistema può trarre notevoli vantaggi da un hardware più veloce. Il sistema operativo, in particolare l'interfaccia utente di Windows XP, risente della qualità del sottosistema video e dei driver video. Una scheda con memoria video dedicata on board allevierà il carico di lavoro a cui è sottoposta la RAM, già utilizzata anche dal sistema operativo e dalle applicazioni, inoltre, dato che le prestazioni di un sistema possono essere compromesse da singoli driver, Microsoft sta collaborando con le aziende del settore per garantire la disponibilità di driver di qualità elevata per il maggior numero possibile di periferiche.

Valutazione delle prestazioni

Le buone prestazioni del sistema operativo sono uno degli obiettivi prioritari di Microsoft. Nella fase di sviluppo, le prestazioni di Windows XP sono state costantemente sottoposte a valutazioni. Sono stati valutati gli effetti delle nuove funzionalità e dei nuovi servizi, sono stati diagnosticati eventuali problemi e sono stati misurati gli incrementi delle prestazioni. Laddove le prestazioni non erano all'altezza, sono state studiate e introdotte nuove soluzioni e nuovi algoritmi.

Processo di valutazione

Per valutare le prestazioni di un sistema sono necessari approcci e carichi di lavoro diversi, che riproducano gli utilizzi effettivi a cui sarà destinato il sistema operativo. Per alcuni parametri, quali il tempo di avvio del sistema, è possibile eseguire misurazioni isolate, ma altre prove sono significative solo se eseguite con un carico di lavoro realistico. Per stabilire la validità generale di un sistema, invece, non resta altro che l'utilizzo quotidiano.

Per misurare le prestazioni delle varie versioni di Windows XP, il Windows Performance Team ha utilizzato benchmark scritti internamente ed esternamente e ha svolto confronti in parallelo. Oltre a utilizzare benchmark realistici, gli sviluppatori di Windows si sono affidati a Windows XP per svolgere il loro lavoro quotidiano, con l'intenzione di vivere in prima persona le esperienze che gli utenti proveranno con il nuovo sistema operativo.

Windows XP è stato rilasciato in versioni beta interne ed esterne, offrendo così la possibilità a migliaia di persone di testarne l'efficacia. In questo modo sono stati identificati e corretti molti problemi relativi alla velocità di risposta e al consumo delle risorse, inoltre questo utilizzo su vasta scala ha consentito di conoscere meglio le reali esigenze degli utenti.

Risultati che vanno oltre i benchmark

I benchmark e gli altri carichi di lavoro standard utilizzati per valutare Windows XP hanno consentito di conoscere meglio il funzionamento di questo sistema operativo e di migliorarne le prestazioni. Nonostante Windows XP si sia comportato molto bene in tutte le prove di benchmarking, le sue accresciute prestazioni sono apprezzabili anche al di fuori di queste situazioni di laboratorio. La diversificazione e i prolungati tempi di esecuzione dei test condotti da Microsoft non lasciano spazio ad alcun sospetto che il sistema sia stato semplicemente "ottimizzato per le prove di benchmarking". Le ottime prestazioni di Windows XP derivano da solidi algoritmi per la gestione delle risorse, dalla riduzione dell’occupazione di memoria e dai miglioramenti apportati alle implementazioni del file system, del Registro di sistema e di altri componenti del sistema.

Analisi delle prestazioni in parallelo

Uno dei test più importanti che ha consentito a Microsoft di valutare l'esperienza di utilizzo di Windows XP prevedeva confronti in parallelo tra Windows XP e altre versioni di Windows. Le prove comparative sono state eseguite su computer con configurazione uguale.

Procedura

L'analisi in parallelo è stata condotta da due utenti a cui è stato richiesto di eseguire la stessa serie di operazioni, ad esempio utilizzare le applicazioni di produttività Office, esplorare il Web o giocare a videogiochi. Il giudizio personale espresso dai due utenti sui diversi sistemi e le differenze di prestazioni riscontrate sono stati quindi attentamente esaminati dagli sviluppatori Microsoft, che hanno isolato e corretto eventuali problemi.

Dall'analisi in parallelo è emerso che Windows XP offre un'esperienza di utilizzo del computer equivalente o superiore a quella offerta dalle precedenti versioni di Windows, in computer con requisiti hardware pari o superiori a quelli minimi indicati. In particolare, l'esperienza si è dimostrata più soddisfacente in computer con 128 MB o più di RAM, soprattutto per quanto riguarda le workstation desktop multiprocessore.

Tesi da dimostrare

Sebbene la conclusione che Windows XP offra un'esperienza di utilizzo del computer pari o superiore a quella delle precedenti versioni di Windows sia per ora solo soggettiva, Microsoft confida che questo risultato sia confermato presto da fonti esterne affidabili e obiettive.

Applicazioni utilizzate per il benchmarking

Per valutare le prestazioni di Windows XP sono stati utilizzati i benchmark commerciali elencati di seguito:

  • Business Winstone 2001 e Content Creation Winstone 2001 di eTesting Labs

  • Webmark 2001 e SysMark 2001 di BAPCo

  • PCWorldBench di PC World

  • 3DMark 2000 di MadOnion (giochi)

  • 3D WinBench 2000 di EtestingLabs (giochi)

  • Benchmark sviluppati da Microsoft

Processo di benchmarking

I benchmark sono stati progettati in modo da tenere conto di carichi di lavoro realistici e sono stati applicati a una vasta gamma di programmi. L'ampio spettro di programmi utilizzati ha consentito di riprodurre un numero significativo di possibili scenari di utilizzo. Le prove si sono protratte a lungo; alcune hanno richiesto più di un'ora. Per ottenere buoni risultati con una tale varietà di carichi di lavoro e di programmi era necessaria una gestione efficiente e coerente delle risorse, che Windows XP ha ampiamente dimostrato.

Applicazioni incluse nei benchmark

Le applicazioni incluse nei benchmark utilizzati sono rappresentative di una grande varietà di interessi e di esigenze degli utenti. Questa varietà costituisce un ottimo banco di prova per valutare i requisiti e i comportamenti delle applicazioni nonché per comprendere il reale comportamento di Windows XP nell'uso quotidiano.

Le applicazioni incluse nei benchmark utilizzati includono:

Browser

  • Netscape Navigator

  • Microsoft Internet Explorer

Applicazioni di produttività per l’ufficio

  • Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Access, Microsoft PowerPoint®, Microsoft FrontPage®, Microsoft Outlook® e Microsoft Project

  • Lotus Notes

  • Quicken (Intuit)

Applicazioni multimediali

  • Adobe Photoshop e Premiere

  • Corel Photopaint

  • Sonic Foundry Sound Forge

  • Macromedia Dreamweaver

Documenti e contenuto multimediale

  • Microsoft Windows Media™ Player e Microsoft NetMeeting®

  • Adobe Acrobat

  • Macromedia Flashplayer

  • Cycore Cult3D

  • Apple QuickTime

  • Dragon System Naturally Speaking

Giochi

  • È stata utilizzata un’ampia gamma di giochi.

Prestazioni in fase di avvio

Quando si accende un computer desktop o portatile che esegue Windows® XP o lo si riattiva dalla modalità di sospensione o standby, il computer risulta pronto per l'utilizzo molto più rapidamente che con Windows 2000.

Cenni preliminari

Avvio e accesso

Dal momento dell’accensione al momento in cui il computer è pronto per la procedura di accesso trascorre sempre un arco di tempo, in cui sono compresi l'avvio del computer, l'inizializzazione del BIOS, il caricamento del sistema operativo e l'inizializzazione delle periferiche. Quando si completa la procedura di accesso, viene visualizzato il desktop dell'utente.

La visualizzazione del nuovo desktop di Windows XP (dopo l'accensione del computer e l’esecuzione della procedura di accesso) richiede meno di 30 secondi, in molti computer addirittura 20 secondi o meno. In alcune situazioni l'accesso al computer richiede alcune interazioni all'interno della rete che prolungano il tempo di accesso, ma rispetto a Windows 2000 il numero di queste situazioni si è notevolmente ridotto. La procedura predefinita per l'accesso a un dominio Windows XP prevede infatti l'utilizzo di credenziali memorizzate nella cache.

Riattivazione dalle modalità di sospensione e standby

Le modalità di sospensione e standby sono due opzioni di risparmio energetico particolarmente importanti per gli utenti di computer portatili che desiderano prolungare la durata delle batterie. Anziché effettuare la disconnessione da una sessione utente e spegnere il computer, è possibile scegliere la modalità di sospensione o standby. Con Windows XP la velocità di entrata e uscita dalle modalità di sospensione e standby è decisamente maggiore.

La modalità standby è una modalità a basso consumo che consente di riprendere il lavoro nel punto in cui era stato interrotto. Quando si utilizza questa modalità, il contenuto della memoria viene mantenuto nella RAM volatile. Molti computer portatili recenti consentono la riattivazione dalla modalità standby in meno di due secondi. Nella modalità di sospensione, invece, il contenuto della memoria viene scritto sul disco in formato compresso e il computer viene spento. Anche in questo caso il desktop e le applicazioni vengono ripristinati così come erano stati lasciati. Molti laptop recenti si riattivano dalla modalità di sospensione in un tempo compreso fra 20 e 30 secondi, ma la velocità di riattivazione dipende in larga misura dal contenuto della memoria al momento della sospensione.

Processo di avvio in dettaglio

Avvio

Quando si avvia un computer, vengono eseguite molte operazioni, fra cui l'inizializzazione delle periferiche e di moltissime funzioni e servizi del sistema. In Windows XP sono state apportate numerose modifiche sostanziali, che riducono drasticamente il tempo necessario per il processo di inizializzazione.

Tali modifiche includono:

Miglioramenti del processo di caricamento iniziale (Boot Loader)

I miglioramenti apportati al processo di caricamento iniziale e a un numero cospicuo di driver importanti ha aumentato notevolmente la velocità di questi componenti. L'inizializzazione del Registro di sistema è stata anch'essa velocizzata e molti produttori hanno ridotto drasticamente il tempo necessario per l'inizializzazione dei rispettivi BIOS prima dell'esecuzione del sistema operativo.

Le operazioni di I/O possono sovrapporsi all’inizializzazione delle periferiche

Con Windows® 2000 ogni operazione di input/output (I/O) su disco può richiedere lo spostamento della testina e la rotazione del disco di qualche grado. Ne risulta che i dischi normalmente installati nei computer desktop possono completare 80 I/O su 100 al secondo. In molti casi i dischi dei computer portatili sono addirittura più lenti. Questa bassa percentuale di I/O dilata notevolmente il tempo di avvio di Windows 2000.

Windows XP migliora questo processo di I/O poco efficiente "precaricando" gran parte del sistema operativo contestualmente all'inizializzazione delle periferiche. In questo modo è possibile eseguire in modalità parallela i processi di I/O e quelli di inizializzazione delle periferiche. Ne consegue che il codice che viene eseguito, e i dati che devono essere letti durante l'avvio, possono essere non contigui sul disco senza che questo influisca in modo percepibile sul tempo di avvio.

Individuazione dinamica del codice e dei dati necessari durante l'avvio

Osservando gli avvii successivi del sistema, Windows XP è in grado di individuare dinamicamente il codice e i dati necessari per l'avvio e ottimizzare la posizione di questi file sul disco. Quando si avvia il computer, Windows XP può emettere un numero elevato di richieste di I/O, che possono essere gestite in modo efficiente con un alto throughput. Inoltre, il sistema operativo può avere l’opportunità di emettere queste richieste in modo che si sovrappongano ai processi di rilevazione e inizializzazione delle periferiche, in modo tale da non incidere sul tempo di avvio complessivo; in questo modo le successive elaborazioni hanno luogo con il sistema operativo sostanzialmente residente in memoria e ciò riduce drasticamente il tempo necessario per avviare il sistema.

Nella figura 1 è illustrato l'I/O su disco per l'avvio senza precaricamento, mentre nella figura 2 è rappresentato l'avvio con precaricamento.

Figura 1 I/O su disco nell'avvio senza precaricamento; il grafico inferiore mostra il numero di operazioni di I/O al secondo, mentre quello superiore mostra la distribuzione sul disco.

Figura 1 I/O su disco nell'avvio senza precaricamento; il grafico inferiore mostra il numero di operazioni di I/O al secondo, mentre quello superiore mostra la distribuzione sul disco.

(Vedere la legenda della figura 2)

Figura 2 Avvio con precaricamento. Il processo è molto più rapido, poiché i tempi di ricerca sono stati significativamente ridotti; la maggiore efficienza del processo di I/O deriva dai miglioramenti apportati a livello di layout e dalla capacità di emettere le richieste di I/O come se si trattasse di un unico, grande elenco.

Figura 2 Avvio con precaricamento. Il processo è molto più rapido, poiché i tempi di ricerca sono stati significativamente ridotti; la maggiore efficienza del processo di I/O deriva dai miglioramenti apportati a livello di layout e dalla capacità di emettere le richieste di I/O come se si trattasse di un unico, grande elenco.

Nota: nel caso delle installazioni di Windows XP in computer privi di sistema operativo, saranno necessari almeno tre avvii prima che il sistema sia ottimizzato per un avvio rapido.

Collaborazione con OEM e IHV per migliorare la qualità dei driver

Oltre a velocizzare l'I/O durante il processo di avvio, Microsoft ha lavorato a stretto contatto con gli OEM (Original Equipment Manufacturer) e i fornitori indipendenti di hardware (IHV, Independent Hardware Vendor) per ridurre i tempi di inizializzazione delle periferiche. Molti dei driver che vengono caricati dal sistema sono scritti da terze parti e un driver scritto male può rallentare notevolmente il processo di avvio.

Per ulteriori informazioni sulla collaborazione tra Microsoft e i partner OEM per il miglioramento dei tempi di avvio e riavvio del sistema, vedere il white paper Fast Boot/Fast Resume for the Windows Platform.

Accesso

In Windows XP la procedura di accesso è stata accelerata mediante il precaricamento e l'eliminazione di numerosi ritardi di rete non necessari. Permangono, ovviamente, delle situazioni in cui queste interazioni sono necessarie. Alcune modifiche dei criteri di gruppo richiedono, ad esempio, uno scambio di informazioni all'interno della rete, così come avviene per i profili itineranti (roaming profile). Tuttavia, molte altre interazioni possono essere eliminate in assoluta sicurezza. In Windows XP, infatti, queste interazioni sono state rimosse, ad esempio ricorrendo alla memorizzazione delle credenziali utente nella cache. Ora il normale processo di accesso dell'utente, anche in un dominio, non prevede più ritardi di rete.

Nel complesso, questi miglioramenti apportati alla procedura di accesso contribuiscono a rendere l'esperienza di utilizzo del computer più soddisfacente per l'utente. A ciò contribuiscono, inoltre, i vantaggi derivanti dall'amministrazione centralizzata offerta da Microsoft Active Directory™.

Riattivazione dalla modalità standby

Quando il computer viene riattivato dalla modalità standby, alle periferiche vengono inviati comandi che le informano della variazione dello stato dell’alimentazione. L'ordine in base al quale le periferiche possono riassumere lo stato attivo normale è vincolato. Poiché può trascorrere molto tempo prima che una periferica ritorni allo stato attivo, la soluzione per ottenere buone prestazioni in fase di riattivazione consiste nel sovrapporre il più possibile i processi di inizializzazione delle periferiche, pertanto, l'ordine scelto dal sistema operativo è importante per sfruttare al massimo il parallelismo.

Ottimizzazione del parallelismo

In Windows XP l'algoritmo che informa periferiche e applicazioni della variazione dello stato dell’alimentazione è stato riscritto per aumentare al massimo le possibilità di parallelismo. I principali driver del sistema sono stati migliorati in modo da eliminare le interazioni che ne bloccano l'esecuzione e per diminuire le probabilità di blocco a fronte di altre attività di sistema.

Possibili ritardi

È comunque possibile che nella fase di riattivazione del computer si verifichino ancora dei ritardi. Ad esempio, possono verificarsi errori di paginazione che possono venire risolti solo quando i dischi sono completamente inizializzati. Un programma messo in attesa, attiva talvolta blocchi che non vengono rilasciati finché il programma non può proseguire. In alcuni casi, questi punti deboli possono rallentare la fase di riattivazione. Il tempo necessario per riattivare un computer dalla modalità standby dipende, inoltre, dalla qualità dei driver delle periferiche, inclusi quelli non forniti da Microsoft, e dal BIOS del computer.

Microsoft sta collaborando con i partner OEM per sfruttare appieno tutte le potenzialità di riattivazione rapida del computer.

Riattivazione dalla modalità di sospensione

Durante la sospensione, tutte le periferiche vengono spente e la memoria fisica del sistema viene scritta su disco nel file di sospensione del sistema. Prima della sospensione, Windows XP scrive le parti importanti della memoria nel file di sospensione in formato compresso.

La velocità di sospensione è stata migliorata ottimizzando gli algoritmi di compressione e sovrapponendo compressione e trasferimenti DMA (Direct Memory Access) su disco. Ne consegue che i tempi di compressione si sovrappongono quasi completamente all’I/O per la maggior parte dei componenti hardware. Sulla velocità di riattivazione dalla modalità di sospensione incidono inoltre i miglioramenti apportati al processo di caricamento iniziale, che influiscono anche sull’avvio del sistema, e i miglioramenti delle routine di inizializzazione delle periferiche, già illustrati nella riattivazione dalla modalità standby.

Il tempo necessario per riattivare un computer dalla modalità di sospensione è estremamente variabile. La quantità di risorse di sistema necessaria per riattivare il sistema dalla modalità di sospensione è paragonabile a quella necessaria per l’avvio del computer, con la differenza che in questo caso è necessario anche leggere e decomprimere eventuali pagine danneggiate salvate durante l’attivazione della modalità di sospensione. Il tempo necessario per la riattivazione dalla modalità di sospensione dipende pertanto dalla quantità di RAM installata nel computer, dalle applicazioni che erano in esecuzione e dallo stato di tali applicazioni al momento della sospensione.

Prestazioni in fase di esecuzione

Nonostante l'importanza dei miglioramenti delle prestazioni in fase di avvio o di riattivazione dalla modalità di sospensione o standby, un'esperienza soddisfacente di utilizzo del computer si misura soprattutto in base alle prestazioni offerte dal sistema operativo durante il normale funzionamento.

Due aree di Windows XP in cui sono evidenti i miglioramenti apportati a livello di prestazioni sono la gestione delle risorse e la velocità di avvio delle applicazioni.

Avvio delle applicazioni

Con Windows XP il tempo di avvio delle applicazioni si è ridotto fino al 50 percento e il risparmio maggiore è stato ottenuto con le applicazioni più lente ad avviarsi nelle precedenti versioni di Windows. Questo miglioramento è in parte dovuto al fatto che per semplificare l'avvio delle applicazioni sono stati utilizzati gli stessi meccanismi che hanno consentito un avvio più rapido ed efficiente del sistema.

Processo

Per avviare un'applicazione, il sistema operativo deve trovare memoria sufficiente per il nuovo programma e il suo codice, nonché per la lettura dei dati dal disco. Windows XP controlla tutti gli avvii di un'applicazione, in modo da sapere quanta memoria è necessaria e quali dati è necessario leggere dal disco. Il meccanismo è analogo a quello utilizzato per consentire tempi di avvio e accesso più rapidi. La velocità con cui un'applicazione viene avviata dipende generalmente dalla quantità di operazioni di I/O necessarie e dall'efficienza con cui il processo di I/O viene gestito.

Previsione dell'I/O necessario

Nella normale attività di paging su richiesta, da vari punti del disco vengono caricate piccole quantità di testo o di dati. Un I/O poco efficiente provoca notevoli perdite di tempo dovute a ricerche di tracce e rotazioni del disco. Osservando ogni avvio, Windows XP è in grado di prevedere con precisione il processo di I/O necessario ed emettere centinaia di richieste alla volta. Queste richieste vengono quindi ordinate in modo che sia possibile elaborarle senza generare ricerche e rotazioni aggiuntive. Con il codice e i dati necessari già in memoria, l'applicazione può essere avviata senza dover aspettare che dal disco arrivino le informazioni mancanti.

Periodicamente, per ottimizzare il layout dei file sul disco vengono impiegati schemi di accesso ai file nell’avvio delle applicazioni. Un layout ottimizzato riduce il tempo di ricerca delle tracce e garantisce tempi di avvio e utilizzo ancora più rapidi.

Gestione delle risorse

La gestione delle risorse, che include la gestione della memoria, della CPU e dell'I/O, è una delle attività principali del sistema operativo. Una buona gestione delle risorse, che implica l'eliminazione di attività inutili o che consumano risorse eccessive interferendo con la velocità di risposta del computer, è il fattore chiave per ottenere buone prestazioni. Windows XP è sviluppato sul kernel di Microsoft Windows NT® e condivide con le versioni precedenti di Windows l'approccio alla gestione delle risorse.

A questa solida base iniziale sono stati apportati i miglioramenti elencati di seguito:

Esecuzione di attività di sistema durante il tempo di inattività del computer

Windows XP ottimizza la gestione delle risorse sfruttando i tempi d inattività del computer per svolgere le proprie attività di sistema. Anziché utilizzare dei timer che potrebbero avviarsi quando l'utente sta utilizzando risorse del sistema per svolgere il proprio lavoro, Windows XP gestisce le risorse in modo tale che le attività di sistema vengano svolte quando l'utente non lavora. La rilevazione ottimizzata dei tempi di inattività offre agli utenti la possibilità di apprezzare appieno i vantaggi del nuovo sistema operativo, liberandoli dai rallentamenti dovuti all'esecuzione di attività di sistema in momenti casuali. Le attività di sistema eseguite durante i tempi di inattività includono l'ottimizzazione del layout di file e directory sul disco rigido. Nei tempi di inattività vengono eseguite anche attività di pulitura del sistema ed altri servizi.

Servizi

In Windows XP sono inclusi numerosi servizi che offrono funzionalità molto utili. Il servizio Ripristino configurazione di sistema consente, ad esempio, di annullare installazioni di applicazioni o driver che non sono andate a buon fine e di riparare eventuali danni del sistema, mentre il servizio Guida in linea e supporto tecnico semplifica gli interventi di risoluzione dei problemi.

Quando sono attivi, questi servizi possono esigere una quantità notevole di risorse del sistema, ma l'impatto che generano sulle prestazioni di Windows XP è notevolmente ridotto rispetto, ad esempio, a quello che gli stessi servizi avevano su Windows ME. Questa superiorità nelle prestazioni dei servizi è attribuibile a implementazioni migliori, che utilizzano una quantità inferiore di risorse quando i servizi sono inattivi e che programmano le proprie attività durante i periodi di inattività del computer.

Regolazione automatica

Windows XP è ottimizzato per sfruttare al meglio l'hardware più all’avanguardia. In molti casi Windows XP è in grado di adattarsi automaticamente ai componenti hardware utilizzati, grazie a un’eccellente capacità di autoregolazione. Questa capacità consente di ottenere prestazioni migliori a fronte di un lavoro amministrativo inferiore.

Sebbene Windows XP erediti gran parte della sua infrastruttura di gestione delle risorse da Windows 2000, in numerose aree raggiunge un grado più elevato di autoregolazione rispetto alle precedenti versioni di Windows. Ad esempio, oltre al precaricamento, in Windows XP gli effetti visivi dell'interfaccia utente vengono regolati in base alla capacità dei singoli computer. Molti effetti, quali le animazioni, l'ombreggiatura e la dissolvenza dei menu possono influire negativamente sulla velocità di risposta di un computer se il rendering non è sufficientemente rapido. Per ovviare a questo problema, Windows XP misura le capacità del sistema durante l'installazione e regola le impostazioni dell'interfaccia utente di conseguenza.

Come già affermato nella sezione Avvio delle applicazioni, il processo di regolazione automatica di Windows XP gestisce in modo efficace il layout di file e directory sul disco e compie un ulteriore passo avanti in questa direzione riorganizzando il layout dei metadati dei file in modo da ridurre l’occupazione di memoria. Da questa ottimizzazione del layout traggono vantaggio soprattutto i dischi di grande capacità, come quelli attuali.

Gestione della memoria

Windows XP, analogamente ai sistemi operativi più moderni, utilizza la memoria virtuale. La memoria virtuale viene creata estendendo la memoria fisica assegnata a un'applicazione, che disporrà pertanto di memoria aggiuntiva allocata sul disco rigido del computer. Il sistema operativo può assegnare risorse a un'applicazione, ma non necessariamente in quantità sufficiente per soddisfare tutte le esigenze di accesso alla memoria di tale applicazione. Alcune richieste di accesso verranno rilevate dall'hardware, che riorganizzerà parte della struttura della memoria. Anticipando correttamente gli schemi di utilizzo della memoria di un insieme di applicazioni, il sistema operativo consente a un computer di funzionare con molta meno memoria fisica, perché è in grado di prevedere la combinazione di memoria fisica e virtuale necessaria per soddisfare i requisiti di memoria di tali applicazioni.

Un paragone calzante è quello di un giocoliere particolarmente abile con tante palline. Sebbene il giocoliere abbia solo due mani, deve essere sicuro di avere sempre una mano libera per afferrare la pallina in ricaduta. Un giocoliere con cinque palline non ha bisogno di cinque mani. Analogamente, un computer non necessita di un megabyte di RAM fisica per ogni megabyte di memoria a cui un'applicazione ha accesso.

Windows XP, come Windows 2000, verifica regolarmente che la memoria assegnata a una determinata applicazione sia effettivamente in uso e mantiene una stima per ogni applicazione, nella quale viene indicata la quantità di memoria di cui un'applicazione potrebbe essere ragionevolmente privata senza effetti negativi sulle prestazioni. Viene dunque mantenuta disponibile una riserva di memoria da utilizzare in caso di necessità, in modo che quando questa riserva scende al di sotto di un livello minimo viene reintegrata prelevando memoria dai working set. Queste stime vengono utilizzate anche per stabilire da dove prelevare la memoria.

Svantaggi della memoria virtuale

L'implementazione della memoria virtuale ha un costo. Se il sistema operativo non prevede in modo corretto le esigenze di risorse di un'applicazione, la "riorganizzazione della memoria" citata in precedenza richiede generalmente operazioni di I/O sul disco. Tutte le operazioni di I/O sul disco hanno un costo elevato in termini di tempo.

I dischi normalmente installati nei computer desktop sono spesso limitati a 80 I/O casuali su 100 al secondo, e questo valore scende ulteriormente per i dischi dei computer portatili. Ogni singolo errore nella gestione della memoria incide su questa capacità. Raggiunto un certo numero di errori, il maggior tempo richiesto diventa percepibile. Maggiore è la quantità di memoria fisica installata, maggiori sono le possibilità di evitare questi errori.

Questi I/O legati alla memoria virtuale sono quelli che producono il maggior impatto, in termini di performance, sull'utilizzo del computer da parte dell'utente. L'espansione della memoria è pertanto il modo più semplice ed efficace per migliorare le prestazioni del computer.

Gestione della memoria in Windows XP

Nella figura 3 riportata di seguito viene mostrato l'utilizzo della memoria virtuale per l'esecuzione di una serie di operazioni tratte dalla traccia di un carico di lavoro prolungato eseguito in Windows XP. Il carico di lavoro include applicazioni di produttività per l’ufficio e l’esplorazione del Web. Le operazioni includono attività quali l'avvio delle applicazioni, il salvataggio e la stampa di documenti nonché l'apertura di file e pagine Web. La memoria virtuale indicata è data dalla quantità di memoria disponibile per contenere tutto il codice e i dati utilizzati nell'operazione e dalle risorse di memoria bloccate in modo più o meno permanente nella memoria fisica del computer. La memoria virtuale è suddivisa tra:

  • Spazio riservato alle applicazioni. Spazio variabile, che può essere molto piccolo per operazioni che dipendono quasi interamente da servizi di sistema, quali l'apertura di una pagina Web, oppure molto grande, ad esempio per l'apertura e l'inizializzazione di un'applicazione.

  • Spazio riservato al codice dei driver. È relativamente costante, poiché la maggior parte del codice dei driver è fisso in memoria o è utilizzato regolarmente.

  • Dati allocati e mappati utilizzati dal sistema. Includono dati del Registro di sistema, molte strutture di dati di sistema e file a cui il sistema operativo ha accesso.

  • Spazio utilizzato dal sistema stesso. Include lo spazio utilizzato dalla shell e da tutti i processi dei servizi del sistema.

Figura 3 Memoria virtuale necessaria per l'esecuzione di 25 operazioni selezionate da una traccia della durata di un'ora

Figura 3 Memoria virtuale necessaria per l'esecuzione di 25 operazioni selezionate da una traccia della durata di un'ora

Allocazione di memoria per le applicazioni in Windows XP

Le operazioni illustrate nella figura 3 richiedono ciascuna da 20 a 55 MB di memoria virtuale. È compito del sistema operativo assegnare memoria fisica per questa memoria virtuale. Per le singole operazioni illustrate sono sufficienti 64 MB di RAM, ma mano a mano che si procede da un'operazione all'altra, è necessario sostituire parte del contenuto della memoria. Nell'ora di esecuzione del carico di lavoro sono stati utilizzati complessivamente 256 MB di singole pagine. Se operazioni successive riutilizzano gran parte della memoria virtuale già utilizzata, ogni nuova operazione richiederà poche operazioni di I/O o addirittura nessuna.

Il passaggio da un'applicazione all'altra può implicare variazioni sostanziali al contenuto della memoria virtuale. Quando si lavora con 64 MB di RAM, è possibile che sia necessario un numero maggiore di operazioni di I/O. Con 128 MB di RAM, è probabile che nella RAM ci sia ancora spazio sufficiente per la memoria virtuale. Ne consegue che il passaggio da un'applicazione all'altra è più veloce in un computer con 128 MB di RAM o più.

Bilanciamento delle risorse della memoria

Come è evidente dall'esempio precedente, non esiste un “requisito unico” di memoria per un'applicazione o per il sistema. Quando la memoria fisica è scarsa, per passare da un'applicazione all'altra si paga un prezzo elevato a livello di I/O. Quando invece è abbondante, il sistema utilizzerà la memoria fisica disponibile per evitare di dover pagare questo prezzo.

Il sistema operativo valuta costantemente la situazione corrente scegliendo quali pagine mantenere e quali eliminare. Ne consegue che il numero di pagine in uso non rappresenta da solo la quantità di memoria necessaria. Se considerato da solo, questo dato può essere fuorviante. Talvolta il working set di un'applicazione, ovvero il numero di pagine in memoria, può essere considerevole semplicemente per il fatto che non esiste alcuna competizione per la memoria da parte di altre applicazioni in esecuzione. Al contrario, il working set può essere relativamente piccolo perché tutte le risorse della memoria fisica sono state assegnate ad altre applicazioni.

Opzioni RAM

In base a quanto spiegato in precedenza in merito alla gestione della memoria in generale e in Windows XP in particolare, si considerino ora i seguenti requisiti di memoria RAM minimi e consigliati per Windows XP.

64 MB: quantità minima di RAM per Windows XP

Un computer con 64 MB di RAM ha risorse sufficienti per eseguire Windows® XP e alcune applicazioni che richiedono quantità di memoria limitate. In questa categoria di applicazioni rientrano applicazioni di produttività per l’ufficio e il browser. Lo dimostra l'esempio riportato in precedenza, in cui singole operazioni tratte da questo tipo di carico di lavoro richiedono generalmente da 20 a 40 MB di memoria virtuale.

Con una quantità di RAM inferiore a 64 MB si riusciva a mantenere ben poco da un’operazione all’altra, ma con il requisito minimo di memoria il sistema era comunque utilizzabile. Infatti, grazie un I/O migliorato (rispetto a Windows ME), l'esperienza di utilizzo del computer con questa configurazione minima è risultato generalmente equivalente o superiore a quello che si otteneva eseguendo Windows ME sullo stesso computer.

Quando la memoria disponibile è limitata, alcune funzionalità dell’interfaccia grafica vengono disattivate, e funzionalità quali Cambio rapido utente vengono disattivate per impostazione predefinita. I tempi di avvio e riavvio del sistema sono inoltre più lunghi.

128 MB: quantità minima di RAM consigliata per Windows XP

Microsoft consiglia di eseguire Windows XP in computer con almeno 128 MB di RAM. Con 128 MB di RAM, Windows XP si è dimostrato superiore a Windows 2000 e a tutte le altre versioni di Windows: i tempi di avvio e di riavvio sono più rapidi e la velocità di risposta nel passaggio da un'applicazione all'altra, nell'avvio di nuove applicazioni e nell'esecuzione di una grande varietà di carichi di lavoro è superiore. Per diversi tipi di carico di lavoro, il sistema ha memoria sufficiente per contenere i file di codice e i dati per possibili utilizzi futuri.

Più di 128 MB di RAM: applicazioni ad uso intensivo di memoria

Con 128 MB di RAM è ancora necessario far corrispondere le risorse di memoria alle esigenze di un'applicazione e si verificano talvolta riduzioni delle prestazioni dovute a piccoli ritardi nell'I/O. L'aggiunta di risorse di memoria può ovviare a questi cali di prestazioni e migliorare definitivamente la velocità di risposta delle applicazioni che gestiscono grandi quantità di dati, come ad esempio applicazioni multimediali e giochi. La disponibilità di risorse aggiuntive consentirà inoltre di utilizzare la funzionalità Cambio rapido utente, una situazione in cui le applicazioni lasciate in esecuzione in altre sessioni utente possono competere per l'utilizzo delle risorse con le applicazioni in uso.

I miglioramenti delle prestazioni che si ottengono espandendo la memoria oltre i 128 MB sono meno percettibili e più legati al carico di lavoro rispetto a quelli che si ottengono passando da 64 a 128 MB di RAM. Per capire se il miglioramento delle prestazioni giustifica l'aggiornamento della memoria è necessario trovare il cosiddetto "punto di flessione della curva", ovvero il punto in cui i miglioramenti delle prestazioni derivanti dall'aggiunta di risorse diminuiscono rapidamente. Per la maggior parte dei carichi di lavoro questo punto è compreso tra 64 e 128 MB di RAM, ma per alcuni carichi potrebbe essere utile espandere ulteriormente la memoria per ottenere prestazioni superiori.

Fattori di valutazione

Nella valutazione di Windows XP e delle sue prestazioni è importante tenere in considerazione i fattori seguenti:

Deframmentazione

Le prestazioni di I/O sono fortemente influenzate dal layout dei file sul disco. File e directory molto frammentati o dispersi sul disco rigido incidono negativamente sulle prestazioni. Sebbene Windows XP riposizioni automaticamente alcuni file per migliorare le prestazioni del sistema, questa operazione non viene eseguita spesso e riguarda generalmente solo una piccola parte dei file sul disco. È pertanto consigliabile deframmentare il disco dopo ogni nuova installazione.

Una parziale deframmentazione del disco viene eseguita per impostazione predefinita ogni tre giorni e i file vengono ricollocati sul disco in base all'utilizzo corrente. I file da spostare vengono scritti nel file Layout.ini, che si trova nella directory Prefetch presente nella directory principale del sistema.

Aggiornamento e nuova installazione

Una nuova installazione di Windows XP, cioè un’installazione in un computer privo di sistema operativo, garantisce generalmente migliori prestazioni rispetto a un aggiornamento, poiché consente un maggior controllo sul posizionamento di file e metadati di file sul disco. Inoltre, le partizioni del disco convertite dal file system FAT (File Allocation Table) al file system NTFS possono avere dimensioni dei cluster non ottimali.

Driver

Microsoft fornisce solo alcuni dei driver utilizzati dal sistema. Le prestazioni del sistema spesso dipendono dalla qualità dei driver. In particolare, come spiegato in precedenza, sebbene Windows XP consenta l'inizializzazione in parallelo delle periferiche, il caricamento di alcuni driver potrebbe richiedere molto tempo. Ne consegue che i tempi di avvio e riavvio del sistema possono allungarsi notevolmente con determinati componenti hardware. I produttori hanno migliorato i driver di un'ampia gamma di periferiche, tuttavia potrebbero ancora verificarsi problemi per alcune di esse.

Video

L'hardware video utilizzato, unitamente alla qualità del driver video, può avere un forte impatto sulle prestazioni e sulla velocità di risposta di Windows XP. La nuova interfaccia utente di Windows XP è più esigente in fatto di memoria video di quanto non lo sia quella di Windows 2000. Se l'hardware video utilizzato non dispone di memoria sufficiente, per le immagini bitmap e le altre strutture di dati grafici verrà utilizzata la memoria del sistema, con una conseguente riduzione delle risorse a disposizione del sistema operativo e delle applicazioni.

Attraverso la scheda Avanzate della finestra di dialogo Proprietà di sistema è possibile attivare o disattivare determinate opzioni di visualizzazione. Per configurare il sistema in modo da ottenere le "prestazioni migliori" a scapito dell’"aspetto migliore" e viceversa sono disponibili due semplici pulsanti. Windows XP tenta di scegliere automaticamente un sottoinsieme appropriato di funzionalità di visualizzazione, ma tale scelta non garantisce necessariamente prestazioni ottimali.

Se il sistema utilizzato dispone di capacità video limitate o se ha problemi di aggiornamento del video, è possibile verificare quale impatto ha sulle prestazioni la disattivazione di ulteriori funzionalità di visualizzazione e l'eliminazione dell'immagine bitmap sul desktop.

Primo avvio e avvii successivi

Quando il sistema viene installato e avviato per la prima volta, il sistema operativo osserva il comportamento del sistema, dando inizio a un processo di ottimizzazione che migliora rapidamente i tempi di avvio successivi. Analogamente, è probabile che il primo avvio di un'applicazione sia più lento rispetto ai successivi avvii ottimizzati. È importante ricordarsi di questa ottimizzazione e consentire al sistema di autoregolarsi attraverso un numero sufficiente di riavvii e avvii di applicazioni prima di eseguire prove di benchmarking o effettuare altre valutazioni del sistema.

Riepilogo

Microsoft® Windows® XP offre ottime prestazioni complessive, inclusi tempi di avvio e di riavvio del sistema estremamente rapidi e una maggiore velocità di risposta delle applicazioni. Nella maggior parte dei computer dotati dei requisiti hardware minimi raccomandati da Microsoft, Windows XP garantisce livelli di prestazioni mai ottenuti con qualsiasi altro sistema operativo Windows. Per il corretto funzionamento di Windows XP Microsoft consiglia almeno 128 MB di RAM.

Nella valutazione delle prestazioni di Windows XP è necessario tenere in considerazione altri fattori, quali il livello di frammentazione del disco rigido, se è stato eseguito un aggiornamento o un'installazione nuova, la qualità di altri driver utilizzati, le capacità del sistema video e se il numero di riavvii del sistema e avvii delle applicazioni è sufficiente per consentire l'ottimizzazione del sistema in base agli schemi di utilizzo.

Ulteriori informazioni

Per informazioni aggiornate su Windows XP, visitare il sito Web all'indirizzo http://www.microsoft.com/italy/windowsxp/default.asp .

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