Einführung in Betriebssysteme und Algorithmen
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Betriebssysteme
Ein Betriebssystem kann als virtuelle Maschine betrachtet werden, die die Nutzung vereinfacht, oder als Ressourcenmanager, der eine effiziente Nutzung des gesamten Systems gewährleistet.
Das Betriebssystem als virtuelle Maschine
Sowohl Programme als auch Benutzer benötigen ein Werkzeug, das ihnen hilft, die Komplexität der Hardwareverwaltung mit Maschinencode zu bewältigen. Dieses Werkzeug ist das Betriebssystem, das als virtuelle Maschine fungiert und uns erlaubt, zu sagen, was wir tun wollen, ohne uns darum kümmern zu müssen, wie es umgesetzt wird. Um beispielsweise den Inhalt einer Datei anzuzeigen, muss ein Programmierer sie öffnen, lesen und schließen. Er muss sich nicht um die Details der Festplattenzugriffe kümmern – dafür ist das Betriebssystem zuständig.
Das Betriebssystem als Ressourcenmanager
Das Betriebssystem verwaltet und koordiniert alle Aktivitäten der Computerbenutzer. Es entscheidet, welches Programm zu welcher Zeit ausgeführt wird, welcher Speicherbereich reserviert wird und wie Peripheriegeräte genutzt werden. Wenn ein Benutzer beispielsweise ein Programm ausführt, könnte es passieren, dass Daten oder Befehle überschrieben werden, wenn das Programm einfach einen beliebigen Speicherbereich verwenden würde. Das Betriebssystem ist daher für die Speicherverwaltung zuständig und stellt sicher, dass genügend freier Speicherplatz vorhanden ist, um das gewünschte Programm zu laden.
Algorithmen
Ein Algorithmus ist eine Methode zur Lösung eines Problems. Genauer gesagt ist es eine endliche Menge von Regeln, die eine Folge von Operationen zur Lösung einer bestimmten Art von Problem definieren. Ein Algorithmus muss die folgenden Bedingungen erfüllen:
Endlichkeit
Ein Algorithmus muss nach einer endlichen Anzahl von Schritten enden. Wenn ein Algorithmus niemals endet, erhalten wir keine Lösung, und das Hauptziel eines Algorithmus ist es, ein Problem zu lösen.
Definiertheit
Ein Algorithmus muss eine geordnete Menge von Aktionen enthalten, die in jedem Fall sorgfältig und eindeutig spezifiziert sind. Dies bedeutet, dass die Ausführung des Algorithmus zweimal mit denselben Eingabedaten immer dieselben Ausgabedaten erzeugt.