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Betriebssysteme

Lernziele

In dem Kapitel Betriebssysteme lernen Sie
  • den Sinn der Betriebssysteme kennen,
  • welche Aufgabe diese erfüllen und mit welchen Prinzipien sie diese lösen.
Die theoretischen Konzepte werden dabei durch praktische Beispiele aus dem Bereich des Betriebssystems UNIX/Linux erläutert.

Der englische Begriff für Betriebssystem ist Operating System (OS).

Überblick

Es gibt zwei verschiedene Klassen an Programmen.
  • Anwenderprogramme sind Programme, die den Anwender bei der Lösung seiner Probleme unterstützen (z.B. Office-Programme, Webbrowser).
  • Systemprogramme dagegen sind systemnahe Programme, die für den Betrieb eines Computers nützlich sind. Diese werden in folgende Klassen eingeteilt:
    • Steuerungsprogramme
    • Verwaltungsprogramme
    • Betriebsprogramme
    • Übersetzungsprogramme
    • Dienstprogramme
Die Steuerungs-, Verwaltungs-, und Betriebsprogramme sind die wesentlichen Systemprogramme, die den Betrieb des Computers effizient und korrekt ermöglichen. Diese Programme sind äußerst komplex und sie wechselwirken stark miteinander. Daher werden diese zu einem System zusammengefasst, das als Betriebssystem bezeichnet wird.

Beispiele für Computer-Betriebssysteme sind
  • UNIX: Verbreitetes Betriebssystem, das in verschiedenen Varianten verfügbar ist, wie z.B. AIX, HP-UX, IRIX, BSD, Mac OS X und Solaris. Besonderer beliebt ist auch die freie Implementation Linux.
  • Virtual Memory System (VMS): Betriebsystem für Großrechner und Workstations, das sich vor allem durch seine hohe Verfügbarkeit auszeichnet.
  • DOS/Windows: PC Betriebsystem
  • Mac OS

Grundbegriffe

Um den Betrieb des Computers zu ermöglichen, muss das Betriebssytem Verwaltungsaufgaben bewältigen. Dabei sind insbesondere folgende Verwaltungsaufgaben zu verrichten:
  • Auftragsverwaltung (Prozessverwaltung):
    Die laufenden Programme werden als Prozesse bezeichnet. Dabei steht im Gegensatz zum Programm der zeitliche Verlauf im Vordergrund. Es sind sozusagen Programme in Ausführung.

    Moderne Betriebssyteme ermöglichen es, Prozesse quasi parallel auszuführen. Dies wird als Mehrprozessbetrieb (multiprogramming, multitasking) bezeichnet.


  • Speicherverwaltung

  • Betriebsmittelverwaltung

Betriebssystemkern

Der zentrale Betandteil des Betriebssystems ist der Kern (kernel). In ihm ist die Prozess- und Datenorganisation festgelegt, auf der alle weiteren Softwarebestandteile des Betriebssystems aufbauen.

Dabei gibt es zwei grundsätzliche Konzepte, wie der Kern aufgebaut sein soll:
  • Bei den Mikrokernen sind nur die elementarsten Funktionen im zentralen Kern implementiert. Alle anderen Teile sind als eigenständige Prozesse ausgelagert, die über Kommunikationsschnittstellen mit dem Mikrokern kommunizieren.
  • Monolithische Kerne integrieren alle Funktionen des Kerns in ein Programm. Alle Funktionen haben dabei Zugriff auf alle Teile des Kerns. Dadurch entsteht eine starke Abhängigkeit zwischen den Teilbereichen des Kerns. Änderungen im Quelltext einzelner Bereiche wirken sich somit direkt auf andere Bereiche aus und der Quelltext muss somit immer als Ganzes betrachtet werden.



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