Il miglior sistema Windows di tutti i tempi

Ad aprile 2025, Microsoft festeggia i suoi primi 50 anni di attività. Una storia lunghissima, iniziata con lo sviluppo di quel fortunato Altair BASIC per opera di Bill Gates e Paul Allen. Parlando di sistemi operativi Windows, Microsoft ha alternato versioni di grande successo a flop colossali, spesso frutto di design completamente sbagliati, di un’esperienza utente non all’altezza delle aspettative, di prestazioni scadenti o di interfacce che anticipavano troppo i tempi e non erano in linea con le esigenze degli utenti. Ma qual è, secondo noi, il miglior sistema Windows di tutti i tempi?

Difficile fare un unico nome ed è altrettanto complicato non sollevare una ridda di commenti e un vespaio di polemiche. Chi non vuol sentire neanche lontanamente parlare di codice proprietario e preferisce puntare solo ed esclusivamente sul software libero dirà: “il miglior sistema Windows? Nessuno“.

Windows è comunque il sistema operativo più utilizzato al mondo su sistemi desktop e notebook (72% secondo StatCounter, marzo 2025); vanta inoltre una buona quota di mercato anche in ambito server seppur GNU/Linux domini incontrastato, da quando nel 1995 nacque Apache HTTP Server.

La prima scelta: Windows NT 3.51 e Windows 2000

Nell’evoluzione dei sistemi operativi Microsoft, Windows NT 3.51 e Windows 2000 rappresentano due pietre miliari fondamentali che, pur non godendo della stessa popolarità di Windows XP tra gli utenti comuni, possono essere considerati come validi esempi di ingegneria del software.

I due sistemi operativi incarnarono l’approccio più puro alla visione originale della famiglia NT (New Technology), privilegiando stabilità, sicurezza e design architetturale pulito rispetto all’appeal commerciale.

I risultati si vedono: Windows 3.51 avvia i programmi più velocemente rispetto ai sistemi moderni. Anche su macchine con una potenza computazionale enormemente più modesta. Come mai, nonostante l’hardware infinitamente più potente sul quale possiamo contare oggigiorno, le performance delle interfacce utente sono peggiorate? Ne parliamo più avanti.

Windows NT 3.51: La purezza dell’architettura originale

Windows NT 3.51, rilasciato il 30 maggio 1995, si concretizzò come la realizzazione della visione originale di Dave Cutler, il principale architetto del progetto NT reclutato da Microsoft dopo il suo lavoro sui sistemi VMS (Virtual Memory System) per Digital Equipment Corporation. NT 3.51 rappresentò una rottura radicale, e per questo assolutamente azzeccata, con il passato di Microsoft:

• Indipendenza dall’hardware: il sistema era progettato per funzionare su diverse architetture di processori (x86, MIPS, Alpha, PowerPC).
• Kernel a 32 bit: superava le limitazioni del modello a 16 bit di Windows 3.x (o meglio di MS-DOS, visto che Windows 3.x era ancora un “ambiente operativo”).
• Architettura a microkernel ibrido: combinava i vantaggi di sicurezza dei microkernel con le prestazioni dei kernel monolitici.
• Spazio utente/kernel totalmente separati: protezione completa della memoria.

La stabilità come principio fondante

Windows NT 3.51 fu progettato fin dall’inizio con un’attenzione maniacale alla stabilità. Il sistema poteva funzionare ininterrottamente per mesi, un concetto rivoluzionario in un’epoca in cui i riavvii quotidiani erano la norma per i sistemi Windows consumer.

L’eccezionale stabilità derivava da alcuni principi chiave: i driver che funzionavano in modalità kernel dovevano superare rigidi test di qualità (di recente Microsoft è tornata a fare il cane mastino su questo aspetto, complice anche il colossale incidente Crowdstrike di luglio 2024…); un sistema di protezione degli errori provvedeva all’isolamento completo delle applicazioni malfunzionanti; l’Hardware Abstraction Layer (HAL) isolava il kernel dalle specificità dell’hardware.

Un’incredibile efficienza

Una caratteristica sorprendente di Windows NT 3.51 era la sua incredibile efficienza. Il sistema poteva funzionare con soli 12 MB di RAM (16 MB raccomandati), una frazione delle risorse richieste dai sistemi operativi moderni. L’intero sistema operativo occupava meno di 90 MB di spazio su disco, un risultato straordinario considerando la sua complessità e capacità.

Un’altra peculiarità era il supporto nativo per i sottosistemi operativi multipli. NT 3.51 poteva infatti eseguire applicazioni DOS, Windows a 16 bit, POSIX e OS/2 1.x attraverso sottosistemi dedicati, un’implementazione elegante del concetto di compatibilità retroattiva che non comprometteva l’integrità architetturale del sistema.

Windows 2000: evoluzione matura dell’architettura NT

Rilasciato il 17 febbraio 2000, un po’ di cinque anni dopo NT 3.51, Windows 2000 seguì un lungo periodo di sviluppo con il nome in codice “NT 5.0“. A nostro avviso fu un po’ l’apice dell’evoluzione dell’architettura NT prima dell’introduzione della medesima filosofia nei sistemi operativi consumer come Windows XP.

Un aspetto notevole sia di Windows NT 3.51 che di Windows 2000 fu il loro ciclo di sviluppo deliberatamente prolungato. NT 3.51 arrivò quasi due anni dopo NT 3.5, mentre Windows 2000 richiese oltre tre anni di sviluppo dopo NT 4.0. Questi tempi erano il risultato di una filosofia che privilegiava la qualità rispetto alla velocità di rilascio.

Con Windows 2000, gli sviluppatori Microsoft cercarono di perfezionare ogni aspetto del design NT:

• Kernel NT 5.0: revisione completa del kernel con supporto migliorato per il multiprocessing simmetrico.
• Driver model avanzato: introduzione del Windows Driver Model (WDM) per una maggiore stabilità.
• File system NTFS 3.0: miglioramenti significativi in termini di sicurezza, affidabilità e prestazioni.
• Active Directory: una rivoluzionaria implementazione di servizi directory.

La filosofia del “codice pulito” e la documentazione interna

Durante lo sviluppo di Windows 2000, Microsoft adottò alcune delle pratiche più rigorose mai implementate nei suoi progetti. Il team di sviluppo seguì un approccio sistematico che guardava alla pulizia del codice di programmazione:

• Zero Bug Bounce: fasi di sviluppo in cui tutti i bug conosciuti dovevano essere risolti prima di procedere.
• Code reviews obbligatorie: nessun codice entrava nel repository principale senza revisione.
• Metriche di qualità: monitoraggio continuo di indicatori come densità di bug e complessità ciclomatica (misura della complessità del codice basata sul numero di percorsi indipendenti).
• Refactoring programmato: cicli dedicati al miglioramento del codice esistente.

Un elemento poco noto ma fondamentale per raggiungere l’eccellenza tecnica, fu l’impressionante volume di documentazione interna via via prodotta. Microsoft implementò standard rigorosi per i commenti nel codice, le specifiche di design e il tracciamento delle decisioni. Una “cultura della documentazione” che facilitava la manutenzione del codice e l’integrazione di nuovi sviluppatori nel team, contribuendo alla coerenza e qualità complessiva del sistema.

L’applicazione di una “disciplina” particolarmente severa, permise di arrivare a realizzare un sistema caratterizzato da un rapporto bug/linee di codice straordinariamente basso per un progetto di tale complessità.

L’eleganza nascosta: il sottosistema I/O

Uno degli aspetti più notevoli ma poco conosciuti di Windows 2000 era il suo sofisticato sottosistema di I/O. Il componente implementava un modello di I/O asincrono basato su pacchetti che permetteva di migliorare di molto le prestazioni in multitasking.

Il meccanismo I/O Request Packets (IRP) si rivelò una scelta elegante per la gestione delle richieste di I/O; una particolare architettura permetteva ai driver di lavorare insieme in modo modulare; le operazioni di I/O erano eseguite in base alla loro importanza.

Curiosità: il progetto “Cairo” e il codice scartato

Windows 2000 rappresenta anche un interessante caso di studio in termini di prioritizzazione delle funzionalità. Originariamente, NT 5.0 doveva includere un file system orientato agli oggetti, WinFS (parte del progetto “Cairo”). Si trattava di una tecnologia che avrebbe integrato le capacità proprie dei database relazionali direttamente a livello del file system.

Dopo numerosi problemi di sviluppo, il team Microsoft prese la difficile decisione di abbandonare WinFS, preferendo concentrarsi sulla stabilità e sulle prestazioni del sistema operativo.

La decisione, seppur dolorosa, dimostrò una maturità ingegneristica notevole: la volontà di abbandonare caratteristiche attraenti ma non essenziali per garantire l’eccellenza delle funzionalità fondamentali.

Il bilanciamento risorse-prestazioni

Windows 2000 eccelleva anche nella gestione delle risorse di sistema. Il sistema implementava sofisticati algoritmi di gestione della memoria che includevano:

• Working set trimming adattivo: regolazione dinamica della memoria assegnata ai processi.
• Standby page lists: mantenimento intelligente delle pagine di memoria recentemente utilizzate.
• Prefetching selettivo: caricamento anticipato dei dati previsti in base ai pattern di utilizzo.

Questi meccanismi permettevano a Windows 2000 di offrire prestazioni eccellenti su hardware relativamente modesto, con requisiti ufficiali di soli 32 MB di RAM e un processore a 133 MHz  come frequenza di clock (sebbene per prestazioni ottimali fossero raccomandati 64-128 MB di RAM).

Windows XP era un capolavoro di ingegneria del software

Quando si parla dei sistemi operativi Windows che hanno segnato la storia dell’informatica, Windows XP emerge – nella mente di molti – come il candidato indiscusso al titolo di migliore sistema operativo Microsoft mai realizzato.

Rilasciato il 25 ottobre 2001, Windows XP (nome in codice “Whistler“) rappresentò un punto di svolta fondamentale per Microsoft, combinando la stabilità della linea Windows NT con l’accessibilità della precedente gamma Windows 9x. Non per niente, complice anche il numero enorme di utenti che se ne servivano, Windows XP resta ad oggi il sistema operativo supportato più a lungo nell’intera storia di Microsoft. Windows XP ha ricevuto supporto per circa 12 anni, dal suo rilascio nel 2001 fino alla fine del supporto esteso nel 2014.

La base NT: solidità e affidabilità

Windows XP fu costruito sulla base dell’architettura Windows NT, rappresentando una svolta decisiva nell’ecosistema Microsoft. Per la prima volta, un sistema operativo destinato al mercato consumer si basava completamente sull’architettura NT, abbandonando definitivamente il codice legacy MS-DOS che caratterizzava le precedenti versioni consumer (Windows 95, 98 e ME).

L’architettura NT offriva numerosi vantaggi tecnici:

• Protezione della memoria: ogni applicazione operava in uno spazio di memoria isolato, impedendo che un programma malfunzionante compromettesse la stabilità dell’intero sistema.
• Kernel mode e user mode: una netta separazione tra processi critici del sistema e applicazioni utente.
• NTFS: un filesystem più robusto, sicuro e performante rispetto al FAT32.
• Gestione avanzata dei permessi: controllo granulare sulle operazioni consentite ai diversi utenti.

Il “nocciolo” di Windows XP, inoltre, era un kernel ibrido, una soluzione intermedia tra i kernel monolitici e i microkernel. Tale architettura ha permesso di bilanciare efficacemente prestazioni e modularità.

Con Windows XP, inoltre, Microsoft introdusse un modello di driver unificato (Windows Driver Model 1.0a) che seguiva la scia di Windows 2000 e rappresentò un notevole passo avanti nella stabilità del sistema. I driver erano verificati più rigorosamente prima della certificazione, riducendo drasticamente le famigerate schermate blu (BSoD) che adesso Microsoft vorrebbe far diventare schermate nere con Windows 11, piaga delle precedenti versioni di Windows.

Le innovazioni tecniche poco conosciute di Windows XP

Una delle innovazioni meno conosciute ma più impattanti di Windows XP fu il Prefetcher, un sistema che analizzava i pattern di avvio delle applicazioni e pre-caricava in memoria i file necessari.

Non era una novità assoluta perché Windows 2000 l’aveva già introdotto ma con XP si utilizzarono i dati di prefetching per ottimizzare il caricamento delle applicazioni, migliorando notevolmente i tempi di risposta del sistema.

La tecnologia SuperFetch, introdotta con il Service Pack 2, rappresentò un’evoluzione significativa del Prefetcher. SuperFetch monitorava quali applicazioni venivano utilizzate più frequentemente e in quali momenti della giornata, mantenendo in memoria i dati relativi anche dopo la chiusura dei programmi.

Questa gestione intelligente della cache permetteva di ottimizzare l’uso della RAM disponibile, riducendo i tempi di caricamento delle applicazioni più utilizzate. Un aspetto tecnico interessante è che SuperFetch operava con priorità I/O molto basse, assicurando che la sua attività non interferisse con le operazioni dell’utente.

In termini di interfaccia utente, Windows XP fu il primo sistema operativo Microsoft a includere nativamente la tecnologia ClearType, un sistema avanzato di antialiasing per il rendering del testo. Sebbene oggi sia data per scontata, questa tecnologia rappresentò una rivoluzione nell’usabilità, specialmente con i monitor LCD allora emergenti.

ClearType sfruttava la struttura a sub-pixel degli schermi LCD per triplicare la risoluzione effettiva nella visualizzazione del testo. Ciascun pixel dello schermo era composto da tre sub-pixel (rosso, verde e blu) che ClearType poteva controllare individualmente, permettendo un rendering del testo molto più definito e leggibile.

La pulizia del codice: quando Microsoft puntò all’eccellenza

Durante lo sviluppo di Windows XP, Microsoft svolse una serie di operazioni mirate specificamente alla pulizia del codice e all’eliminazione del debito tecnico accumulato nelle precedenti versioni di Windows.

Un team dedicato di ingegneri, guidato da Brian Valentine, procedette a una revisione sistematica del codice esistente, identificando e riscrivendo componenti problematici, rimuovendo codice ridondante e ottimizzando le parti critiche. Questo approccio metodico portò a un sistema operativo significativamente più stabile e performante rispetto ai predecessori.

Ad ogni modo, si calcola che Windows XP riutilizzasse il 63% del codice di Windows 2000.

L’azienda di Redmond implementò inoltre un processo di compilazione giornaliera completa (“daily build“) in cui l’intero sistema operativo veniva ricompilato e sottoposto a test automatici. Il codice sorgente completo di Windows XP occupava circa 40 milioni di righe di codice, principalmente in C e C++. La compilazione completa su un singolo computer dell’epoca richiedeva oltre 12 ore, motivo per cui Microsoft utilizzava un sistema di build distribuito che parallelizzava il processo su numerosi server.

Qualsiasi modifica che “rompeva la build” era immediatamente identificata e corretta, impedendo l’accumulo di problemi. Questo approccio contribuì significativamente alla stabilità del prodotto finale.

La leggerezza del sistema operativo come obiettivo di design

Uno degli aspetti più interessanti di Windows XP, specialmente se visto con gli occhi di oggi, furono i suoi requisiti hardware estremamente contenuti: processore a 233 MHz, 64 MB di RAM (128 MB raccomandati), 1,5 GB di spazio su disco.

Windows XP poteva funzionare efficacemente su hardware che oggi considereremmo inadeguato persino per uno smartwatch! Questo risultato fu possibile grazie a un attento lavoro di ottimizzazione del codice e gestione delle risorse.

Gli ingegneri Microsoft dedicarono particolare attenzione all’ottimizzazione del footprint di memoria di Windows XP. Implementarono tecniche avanzate come:

• Memory pooling: raggruppamento di allocazioni di memoria simili per ridurre la frammentazione.
• Paging proattivo: gestione intelligente delle pagine di memoria virtuale.
• DLL condivise: massimizzazione del riutilizzo delle librerie in memoria.

Queste ottimizzazioni permettevano a Windows XP di funzionare bene anche su sistemi con una limitata disponibilità di RAM, un aspetto cruciale in un’epoca in cui la memoria era una risorsa costosa e limitata.

L’avvio rapido introdotto con Windows XP

Windows XP introdusse il sistema di “avvio rapido” (Fast Boot), un insieme di ottimizzazioni che riducevano drasticamente i tempi di avvio rispetto ai sistemi precedenti.

Il risultato fu ottenuto attraverso diverse tecniche:

• Caricamento parallelo dei driver: invece di caricare i driver in sequenza, XP avviava il caricamento di più driver contemporaneamente.
• Ibernazione del kernel: parte dello stato del kernel veniva preservato tra un riavvio e l’altro.
• Analisi dei colli di bottiglia: identificazione e ottimizzazione dei componenti che rallentavano l’avvio.

Perché le interfacce dei sistemi Windows moderni sembrano molto più lente rispetto a quelle del passato?

Nel 2023 Julio Merino, ingegnere software in forze presso Snowflake, società specializzata nelle soluzioni per il cloud computing, ex Microsoft ed ex Google, puntava il dito contro le scelte operate nell’implementazione delle interfacce utente dei sistemi operativi Windows più recenti.

Qui si vede il caricamento istantaneo dei programmi in Windows 3.51, usando un ormai vetusto sistema AMD K7-600 (600 MHz) con 128 MB di RAM e un hard disk 5400 RPM. Lo stesso esperimento, condotto su Windows 2000 usando la medesima dotazione hardware evidenzia risultati identici.

Le interfacce delle moderne versioni di Windows non si avvicinano neanche lontanamente a quelle prestazioni così spettacolari. La transizione da hard disk a SSD ha cambiato radicalmente le prestazioni, eliminando i colli di bottiglia precedenti nelle operazioni di lettura/scrittura. Tuttavia, questi miglioramenti non sembrano tradursi in un’esperienza utente migliore quando si tratta di compiti semplici come l’apertura di applicazioni o la navigazione tra cartelle.

Microsoft sta progressivamente migliorando Windows 11 ma è frustrante scoprire che Esplora file diventa fulmineo semplicemente se si preme F11 per mostrarlo a tutto schermo. Ne parliamo tra le 10 cose assurde di Windows 11 da conoscere assolutamente.

La lentezza dell’interfaccia

Il vero punto di frustrazione è rappresentato dalla latenza nelle moderne interfacce utente. Le nuove applicazioni e i moderni sistemi operativi non riescono a sfruttare adeguatamente la potenza hardware a disposizione, creando un’esperienza utente che non è all’altezza delle aspettative.

Le risorse grafiche e i miglioramenti in termini di GPU non dovrebbero restituirci un sistema operativo che è lento nell’apertura di applicazioni semplici come il Blocco Note o lo stesso menu contestuale.

Merino ricollega il comportamento delle interfacce nei sistemi Windows moderni non solo all’aumento ingiustificato delle funzionalità ma anche a decisioni di design che privilegiano la facilità di sviluppo piuttosto che l’efficienza delle prestazioni.

Le moderne applicazioni, spesso scritte in linguaggi interpretati o gestiti (codice eseguito in un ambiente di runtime o in una macchina virtuale) come Java o C#, soffrono di un avvio lento, dovuto alla gestione inefficace del tempo di inizializzazione. Inoltre, piattaforme come Electron, che consentono di sviluppare applicazioni cross-platform, introducono un ulteriore overhead, aggravando la situazione.

L’adozione di nuovi standard e architetture potrebbe presto portare a un destino simile, con i benefici iniziali che svaniscono sotto il peso di un software inefficiente.

Ecco perché abbiamo voluto citare per primi sistemi operativi come Windows 3.51 e Windows 2000 come “migliori”: perché la sfida futura deve consistere nel recuperare quella reattività che era un tratto distintivo dei sistemi più datati, cercando di sfruttare appieno la potenza hardware disponibile senza sacrificare l’efficienza.

Credit immagini nell’articolo: Microsoft