Grundlagen und Klassifizierung von Betriebssystemen

Klassifizierung von Programmen und Prozessen

• Verschiebbare Programme: Diese können während der Ausführung ihre Position im Arbeitsspeicher ändern, um Speicherplatz effizient zu nutzen.
• Reentrante Programme: Prozesse, die bei Speichermangel auf die Festplatte ausgelagert werden und mittels virtuellem Speicher verwaltet werden.
• Residente Prozesse: Programme, die nach dem Laden bis zum Ausschalten des Computers im RAM verbleiben.
• Mehrweg-Programme: Anwendungen, die von mehreren Benutzern gleichzeitig genutzt werden können, um die Ressourcenauslastung zu optimieren.

Benutzeroberflächen

Textbasierte Schnittstelle

Das Betriebssystem kommuniziert über Textbefehle und Zeichenfolgen. Beispiel: DOS, UNIX. Der Textmodus umfasst typischerweise 80 Spalten und 24 Zeilen (insgesamt 1920 Zeichen).

Grafische Benutzeroberfläche (GUI)

Moderne Systeme nutzen grafische Elemente wie Fenster, Menüs und Maussteuerung, um Informationen intuitiv darzustellen und zu verarbeiten.

Betriebsarten und Systemarchitekturen

• Batch-Verarbeitung: Daten werden in Stapeln verarbeitet, wobei Ergebnisse auf externen Speichermedien abgelegt werden.
• Echtzeit-Verarbeitung: Programme verarbeiten Daten unmittelbar nach der Eingabe innerhalb eines sehr kurzen Zeitrahmens.
• Einzelbenutzer vs. Multiuser: Unterscheidung, ob ein System exklusiv von einer Person oder von mehreren Benutzern gleichzeitig genutzt wird.
• Monoprogrammierung vs. Multitasking: Ein System führt entweder nur einen Prozess aus oder verwaltet mehrere Prozesse gleichzeitig.
• Uniprozessor vs. Multiprozessor: Systeme mit einem oder mehreren Mikroprozessoren.

Multiprocessing-Strategien

• Symmetric Multiprocessing (SMP): Das Betriebssystem verteilt Aufgaben gleichmäßig auf alle Prozessoren.
• Asymmetric Multiprocessing (AMP): Aufgaben werden spezifischen Prozessoren zugewiesen.

Dienste und Systemfunktionen

Ein Betriebssystem koordiniert Anwendungen und bietet Dienste an, die im Hintergrund laufen. Dazu gehören:

• Bereitstellung von Editoren, Compilern und Debuggern.
• Kontrollierter Zugriff auf Dateien und E/A-Geräte.
• Fehlererkennung und Sicherheitsmanagement.

Speicherverwaltungstechniken

Virtueller Speicher und RAM

Da der Hauptspeicher begrenzt ist, werden Techniken wie Swapping (Auslagern von Prozessen auf die Festplatte) eingesetzt, um Speicher für andere Benutzer freizugeben.

Paging und Segmentierung

• Paging: Der Arbeitsspeicher wird in gleich große Blöcke (Frames) unterteilt.
• Segmentierung: Der Speicher wird in logische Blöcke variabler Größe unterteilt, die sich an den Bedürfnissen des Programms orientieren.