Geschichte der Computergenerationen und Betriebssysteme

1. Generation (Vakuumröhren)

Diese Computer nutzten Vakuumröhren und die direkte Maschinensprache (0 und 1). Es waren sehr große, stromintensive und langsame Maschinen, die einfache mathematische Operationen ausführten. Die Dateneingabe erfolgte manuell über Schalttafeln. Ab den 1950er Jahren kamen Lochkarten als schnellere Eingabemedien hinzu.

2. Generation (Transistoren)

Durch die Einführung von Transistoren wurden Computer kleiner, schneller, günstiger und energieeffizienter. Es entstand die Batch-Verarbeitung, bei der Daten über Lochkarten oder Magnetbänder eingelesen wurden. Zudem erschienen erste Betriebssysteme, die das Ausführen mehrerer Programme gleichzeitig ermöglichten.

3. Generation (Integrierte Schaltungen, 1965–1980)

Durch integrierte Schaltungen wurden Größe und Stromverbrauch weiter reduziert. Mit dem IBM 360 wurde ein System eingeführt, das komplexe logische und mathematische Operationen durchführen konnte und die Basis für moderne Betriebssysteme legte.

4. Generation (1980 bis heute)

Diese Ära ist geprägt durch komplexe Chip-Integration (Silizium), günstigere Hardware und benutzerfreundliche grafische Oberflächen. Es entstanden Massenspeicher, optische Geräte sowie lokale Netzwerke (Intranet) und das Internet.

Prozessmanagement im Betriebssystem

Das Betriebssystem verwaltet Prozesse über eine Datenstruktur (PCB), die folgende Informationen enthält:

• Status: Ausgeführt, beendet oder blockiert.
• Prozess-ID (PID): Eindeutige Kennung des Prozesses.
• Priorität: Automatisch zugewiesen oder manuell durch den Administrator anpassbar.
• Speicherort: Zuweisung in dedizierten oder geteilten Speicherbereichen.
• Ressourcen: Hard- und Software-Ressourcen, die für die Ausführung benötigt werden.

Prozesszustände

1. Running: Der Prozessor führt Anweisungen aus.
2. Ready: Der Prozess ist bereit und wartet auf die Zuteilung von CPU-Zeit.
3. Locked: Der Prozess ist blockiert, z. B. durch fehlende Ressourcen.

Ebenen der Systemverwaltung

• Benutzer-Ebene: Steuert die vom Anwender initiierten Prozesse.
• Supervisor-Ebene: Kommuniziert zwischen System und Benutzer; koordiniert Ein-/Ausgabe.
• CEO (Speicherverwaltung): Verwaltet die Speicherung von Prozessen (Paging, Segmentierung).
• Nucleus (Kernel): Steuert die CPU, Prozessplanung und Hardware-Kommunikation.

Funktionen eines Betriebssystems

• Steuerung und Ausführung von Programmen
• Verwaltung von Peripheriegeräten
• Benutzer- und Prozessmanagement
• Fehlerkontrolle und Sicherheit (Virenschutz)

Speicher- und Prozessverwaltung

Der Memory Manager überwacht die Speicherbelegung. Ein Prozess ist ein in Ausführung befindliches Programm. Wichtige Merkmale sind:

• Vollständige Speicherbelegung bei Start.
• Schutz der Speicherbereiche zwischen Prozessen.
• Unterscheidung zwischen User-Modus (eingeschränkt) und Kernel-Modus (privilegiert).
• Kommunikation und Synchronisation zwischen Prozessen.