Definition Betriebssystem (BS): Eine Sammlung von Programmen, Diensten und Funktionen zur Verwaltung und Koordination des Betriebs von Hardware (HW) und Software (SW).
Interaktion mit dem Benutzer: Schnittstellen
Textmodus (Befehlszeile/Prompt)
Grafikmodus (Maus, Touchscreen, Sprache)
Arten von Betriebssystemen nach Hardware- und Software-Management:
Einzelbenutzer-Betriebssysteme: Nur ein gleichzeitiger Benutzer.
Beispiele: Windows XP, Windows Vista, MS-DOS.
Mehrbenutzer-Betriebssysteme: Mehrere Benutzer können Software- und Hardware-Ressourcen eines Computers gemeinsam nutzen.
Grafische Benutzeroberfläche.
Datenserver oder Anwendungsserver?
Datenserver: Anwendungen laufen auf dem Client-PC, Daten sind auf dem Server gespeichert.
Beispiele: Datenbankmanagementsysteme (DBMS) wie Oracle, SQL Server, Access, MySQL.
Anwendungsserver: Die Anwendung läuft auf dem Server; der Client greift über ein kleines Programm (z.B. Browser) zu.
Beispiele: Webanwendungen (PHP, ASP, ASPX) wie eBay, Amazon, Google.
Funktionen eines Betriebssystems
Koordination der grundlegenden Hardware-Nutzung durch Anwendungen (durch das Betriebssystem selbst oder den Benutzer).
Schichtaufbau: Hardware, Software und Benutzer.
Was sind die Schichten?
Antwort: Schnittstelle: Eine Sammlung von Programmen, die auf dem Computer ausgeführt werden und es dem Endbenutzer ermöglichen, auf die Hardware zuzugreifen und seine Programme auszuführen.
Dienste: Hintergrundprogramme, die Folgendes ermöglichen:
a) Verwaltung des Zugriffs auf Peripheriegeräte.
b) Verwaltung des Zugriffs auf Dateien.
c) Überwachung von Hardware- und Softwarefehlern.
d) Speicherung von Informationen über Ereignisse.
Können eigene Dienste installiert werden? Ja.
Beispiele:
a) Webserver-Dienste (z.B. Apache-Server).
b) Bereitstellung des Zugriffs auf Datenbanken (z.B. Oracle).
c) Virenschutzdienste (z.B. AVG Free).
Ressourcenmanagement in einem Betriebssystem
Speicherverwaltung
Speicherverwaltung: Funktionen
Nachweis der freien und belegten Speicherbereiche.
Verwaltung der Auslagerungsdatei (Swap-Festplatte).
Wie wird Speicher reserviert?
Festlegung von Partitionsrichtlinien für eine einfache Verwaltung.
Raumverschwendung.
Komplexere Verwaltung variabler Partitionen.
Geringere Verschwendung.
Prozess- und Prozessorverwaltung
Prozessdefinition: Ein laufendes Programm (Task = Aufgabe).
Merkmale von Prozessen
a) Muss im Speicher liegen und ausreichend Ressourcen zugewiesen bekommen.
b) Jede Aktivität ist vor anderen Prozessen geschützt.
c) Es gibt Benutzerprozesse (UP) und Systemprozesse (SP).
Benutzerprozesse (UP): Ausführung im eingeschränkten Modus.
Systemprozesse (SP): Ausführung im privilegierten Modus (Kernel-Modus).
d) Jeder Prozess hat seinen Prozesskontrollblock (PCB).
e) Prozesse (untereinander):
Konkurrieren.
Kollaborieren.
Architektur und Komponenten
Architektur eines Betriebssystems:
Ebenen (4+1) (siehe Studie 2.1, S. 46).
Beispiele für virtuelle Maschinen: VMware 6.X, VirtualBox.
Betriebsarten von Betriebssystemen
Definition: Eine Betriebsart beschreibt, wie der Benutzer die Ressourcen (Software, Hardware) und Informationen des Systems nutzt.
Zwei Hauptformen werden unterschieden:
a) Stapelverarbeitung (Batch-Verarbeitung):
Prozesse (P1, P2, P3) werden nacheinander ausgeführt. Der Prozessor protokolliert Informationen.
Beispiel: Batch-Datei (.bat).
b) Echtzeit-Prozesse:
Prozesse (P1, P2, P3) liefern Ergebnisse an den Prozessor (Interaktionen).
Echtzeitsysteme können nach folgenden Parametern klassifiziert werden:
Nach der Anzahl der Benutzer.
Nach der Anzahl der Prozesse.
Nach der Anzahl der Prozessoren.
Nach der Reaktionszeit.
Nach der Anzahl der Benutzer
Einzelbenutzer: Gleichzeitig auf einem Computer.
Beispiele: MS-DOS, Windows XP.
Mehrbenutzer:
Beispiel: Windows Server 2003.
Nach der Anzahl der (gleichzeitigen) Prozesse
Monoprogrammierung (Single-Tasking):
Beispiel: MS-DOS.
Multiprogrammierung (Multitasking):
Beispiel: Windows XP.
Nach der Anzahl der Prozessoren
Uniprozessor: Ein einzelner Prozessor.
Multiprozessor: Zwei oder mehr Prozessoren.
Das Betriebssystem kann folgende Formen nutzen:
a) Symmetrisches Multiprozessing (SMP): Lastenausgleich zwischen den Prozessoren.
b) Asymmetrisches Multiprozessing (AMP): Fordert bei Bedarf zusätzliche Prozessoren an.
Nach der Reaktionszeit
Echtzeit (unmittelbar): Ein Prozess pro Prozessor, basierend auf Priorität.
Timesharing: Jeder Prozess nutzt einige CPU-Zyklen zur Fertigstellung.
