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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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