Betriebssysteme: Kernel, Shell und Verarbeitung

Betriebssystem (BS)

Das Betriebssystem (BS) ist das Bindeglied zwischen Anwendungen und Hardware. Es stellt eine virtuelle Maschine bereit, eine Umgebung, in der Benutzerprogramme effizient ausgeführt werden können, ohne sich um die Software kümmern zu müssen. Es verwaltet die Computerressourcen effizient.

Kernel

Der Kernel ist der wesentliche Kern eines Betriebssystems. Er besteht aus:

• Erster Lader
• Planer
• CPU-Administrator
• Administrator der Peripheriegeräte
• Speicheradministrator
• Kommunikator zwischen Prozessen
• Dateiverwalter

Shell

Die Shell ist verantwortlich für die Übersetzung der Sprache, die wir schreiben (Programmiersprache), in Maschinensprache.

Monoprogrammierung

Kann jeweils nur eine Aufgabe ausführen. Das Programm übernimmt die CPU und die Ein-/Ausgabe, bis es beendet ist.

Multiprogrammierung

Ermöglicht es, dass die CPU während des Druckvorgangs nicht im Leerlauf ist, während eine solche Aufgabe abgeschlossen ist.

Echtzeitsysteme

Wenn die Ausführungszeit von Operationen oder Datenströmen sehr strikt ist.

• Echtzeit-Hardware-BS: Befindet sich in nichtflüchtigem Speicher wie EPROM.
• Echtzeit-Software-BS: Wird für weniger kritische Aufgaben eingesetzt und kann vorrangig technische Aufgaben behandeln.

Multiprozessorsysteme

Sie enthalten mehr als eine CPU.

• Stark gekoppelt: Prozessoren teilen sich Speicher und Uhr.
• Symmetrische Multiprozessorsysteme: P2P oder lokale Netzwerke. In diesen Netzwerken hat jeder Computer eine Kopie des Betriebssystems und sie haben die gleiche Bedeutung im Netzwerk.
• Asymmetrisch verteilte Systeme: In ihnen hat jeder Prozessor eine andere Aufgabe.

Vom Betriebssystem erbrachte Dienstleistungen

• Ausführung von Programmen
• Ein-/Ausgabe-Operationen
• Dateisystemmanipulation
• Fehlererkennung

Ein Mehrbenutzer-Betriebssystem ist zuständig für:

• Ressourcenzuweisung für verschiedene Benutzer
• Buchhaltung
• Schutz

Systemaufrufe

Sie sind eine Schnittstelle zwischen Programm und Betriebssystem. Sie werden im Allgemeinen durch Maschinensprachenbefehle implementiert. Sie sind in drei Kategorien eingeteilt:

• Kontrolle von Prozessen und Aufgaben: Beenden (normal oder abnormal), Laden oder Ausführen eines anderen Programms, Erstellen neuer Prozesse, Beenden von Prozessen, Abrufen von Attributen eines Prozesses und Setzen von Attributen eines Prozesses, Warten auf eine bestimmte Zeit, Warten auf ein Ereignis.
• Manipulation von Dateien: Erstellen und Löschen einer Datei, Öffnen und Schließen einer Datei, Lesen, Schreiben, Neupositionieren einer Datei, Abrufen und Setzen von Attributen einer Datei.
• Umgang mit Geräten: Geräteanforderung und -freigabe, Lesen, Schreiben, Zurücksetzen, Abrufen/Setzen von Geräteattributen.
• Wartungsinformationen: Abrufen und/oder Setzen von Datum, Systemdaten, Setzen von Attributen von Prozessen, Dateien oder Geräten.

Systemprogramme

Sie sind eine Reihe von häufig verwendeten Programmen, die die Ausführung anderer Programme erleichtern. Sie sind unterteilt in:

• Dateimanipulation: Erstellen, Löschen, Kopieren, Umbenennen, Drucken, Auflisten usw. von Dateien und Verzeichnissen.
• Statusinformationen: Abfrage von Datum und Uhrzeit, verfügbarem Arbeitsspeicher oder Speicherplatz.
• Dateiänderung: Einfacher Texteditor zum Ändern von Dateien.
• Unterstützung von Programmiersprachen: Compiler, Interpreter und Assembler, die höhere Sprachen unterstützen.
• Anwendungssoftware: Programme, die häufig verwendet werden, wie Taschenrechner, Texteditoren, Grafikbetrachter, Browser.

Befehlsinterpreterprogramm

Erfasst einen vom Benutzer eingegebenen Befehl und führt ihn aus.

Gleichzeitige Verarbeitung

Die CPU führt eine große Anzahl von Programmen aus.