Betriebssysteme: Konzepte, Klassifizierung und Strukturen

Betriebssystem-Konzept

Ein Betriebssystem ist eine Sammlung von Programmen, die als Schnittstelle zwischen dem Benutzer und der Hardware fungieren. Es erweitert die Hardware-Steuerung, besteht aus Routinen zum Betrieb des Computers und stellt eine Umgebung für die Ausführung von Programmen bereit.

Features von Betriebssystemen

• Sicherheit: Schutz von Daten und Systemressourcen.
• Hardware- und Plattform-Support: Unterstützung verschiedener Architekturen.
• Evolutionäre Effizienz: Kontinuierliche Optimierung der Systemleistung.

Klassifizierung nach Betriebsart

• Batch-Betriebssysteme: Verarbeitung großer Datenmengen ohne oder mit geringer Benutzerinteraktion.
• Echtzeit-Betriebssysteme: Fokus auf die zeitgerechte Ausführung von Prozessen, nicht auf die Benutzerinteraktion.
• Multiprogramming (Multitasking): Fähigkeit, zwei oder mehr Aufgaben gleichzeitig auszuführen.
• Timesharing-Betriebssysteme: Simulation einer exklusiven Systemnutzung für jeden Benutzer durch Zeitmultiplexing.
• Verteilte Betriebssysteme: Verteilung von Aufgaben oder Prozessen auf mehrere Prozessoren.
• Netzwerk-Betriebssysteme: Systeme zur Verwaltung von Verbindungen zwischen zwei oder mehr Computern über physische Medien.
• Parallele Betriebssysteme: Ermöglichen die gleichzeitige Ausführung von zwei oder mehr konkurrierenden Prozessen.

Klassifizierung nach Struktur

• Monolithische Struktur: Besteht aus einem einzigen Programm mit ineinandergreifenden Routinen, bei denen sich jede Routine gegenseitig aufrufen kann.
• Hierarchische Struktur: Organisation des Betriebssystems in logische Ebenen, um die Softwarestruktur zu verbessern.

Weitere Klassifizierungen

• Single-User-Betriebssysteme: Unterstützen jeweils nur einen Benutzer, unabhängig von der Anzahl der Prozessoren.
• Multiuser-Betriebssysteme: Ermöglichen mehreren Benutzern gleichzeitig den Zugriff auf das System.
• Monotasking: Systeme, die pro Benutzer nur eine Aufgabe gleichzeitig ausführen können.
• Multitasking: Ermöglicht dem Benutzer die gleichzeitige Ausführung mehrerer Aufgaben.
• Uniprozessor-Systeme: Können nur einen Prozessor nutzen (z. B. DOS, klassisches MacOS).
• Multiprocessing-Systeme: Nutzen mehrere Prozessoren, um die Arbeitslast effizient zu verteilen.

Funktionale Anforderungen

• Prozess: Ein aktuell ausgeführtes Programm.
• Ressource: Alles, was von einem Prozess zu einem bestimmten Zeitpunkt genutzt werden kann.
• Kernanforderungen: Verwaltung von Prozessen, Speicher, Dateien und Hardware.