Betriebssysteme: Grundlagen, Funktionen und Hierarchie

Betriebssystem: Grundlagen und Funktionen

Ein Betriebssystem (OS) ist eine Sammlung von Programmen, Diensten und Funktionen, die die Hardware und Software eines Computers verwalten und koordinieren.

Betriebssystemtypen nach Benutzeranzahl

• Einbenutzerbetriebssystem (Single-User OS): Die Hardware- und Softwareressourcen stehen nur einem einzelnen Benutzer zur Verfügung.
• Mehrbenutzerbetriebssystem (Multi-User OS): Mehrere Benutzer können gleichzeitig auf die Ressourcen zugreifen.

Ressourcen eines Betriebssystems

Zu den Ressourcen, die ein Betriebssystem verwaltet, gehören:

• CPU (Prozessor)
• Speicher (RAM)
• Peripheriegeräte (Ein- und Ausgabegeräte)
• Informationen (Daten)

Hierarchie eines Betriebssystems

Die Hierarchie eines Betriebssystems lässt sich wie folgt darstellen:

Hardware > Betriebssystem > Dienstprogramme > Programme > Endbenutzer

Benutzerschnittstelle

Die Benutzerschnittstelle ist eine Sammlung von Programmen und Diensten, die es dem Endbenutzer ermöglichen, auf die Hardware und Programme des Computers zuzugreifen.

Prozesse und Speicherverwaltung

Prozesse und Prozessor

Ein Prozess ist ein Programm in Ausführung. Um die Ausführung zu starten, muss sich ein Prozess vollständig im Speicher befinden. Jeder Prozess kann in Speicherbereiche schreiben, die ihm gehören, aber nicht in die anderer Prozesse. Prozesse können vom Benutzer oder vom Betriebssystem selbst gestartet werden. Jeder Prozess hat eine Datenstruktur namens BCP (Prozesskontrollblock), in der Informationen über den Prozess gespeichert sind.

Virtueller Speicher

Virtueller Speicher ist ein Verfahren, das es der Software ermöglicht, mehr Speicher zu verwenden, als physisch im Computer vorhanden ist.

Kernel

Der Kernel ist für die Steuerung der CPUs und der Prozesse verantwortlich, die zur Ausführung an den Computer gelangen.

Speicherverwaltung

Die Speicherverwaltung ist verantwortlich für das Speichern von Seiten (Speicherbereichen) für die Prozesse.

Prozessverwaltung

Die Prozessverwaltung verwaltet die Listen der einzelnen Prozesse zwischen dem System und dem Benutzer.

Benutzerprozesse

Benutzerprozesse sind Prozesse, die vom Benutzer gestartet werden oder die der Benutzer ausführen möchte.

Echtzeitprozesse

Echtzeitprozesse sind Prozesse, bei denen die Reaktionszeit von entscheidender Bedeutung ist.

Betriebssystemtypen nach Benutzer- und Prozessanzahl

Nach Anzahl der Benutzer

• Einzelbenutzerbetriebssystem: Nur ein Benutzer kann gleichzeitig am PC arbeiten.
• Mehrbenutzerbetriebssystem: Mehrere Benutzer können gleichzeitig am PC arbeiten.

Nach Anzahl der Prozesse

• Single-Tasking: Das System kann nur ein Programm/Prozess gleichzeitig ausführen.
• Multitasking: Das System kann mehrere Programme/Prozesse gleichzeitig ausführen.

Betriebssystemtypen nach Prozessorarchitektur und Reaktionszeit

Nach Anzahl der Prozessoren

• Uniprozessorbetriebssystem: Verwendet einen einzelnen Prozessor.
• Multiprozessorbetriebssystem: Verwendet zwei oder mehr Prozessoren.
  • Symmetrisch: Nutzt die Leistung der Prozessoren gleichmäßig.
  • Asymmetrisch: Das Betriebssystem weist jedem Prozessor spezifische Aufgaben zu.

Nach Reaktionszeit

• Echtzeitbetriebssystem: Reagiert sofort.
• Time-Sharing-Betriebssystem: Jeder Prozess verwendet die CPU-Zyklen bis zum Abschluss.