Allgemeine Theorie der Betriebssysteme

Ein Rechensystem ist ein aus Hard- und Software bestehendes System zur Speicherung und Verarbeitung von Informationen

Begriffsdefinition Rechensystem

Das Betriebssystem ist die Gesamtheit derjenigen Programme eines Rechensystems, welche die Betriebssteuerung erledigen und die Benutzeraufträgen eine zugängliche Umgebung bereitstellen.

Betriebsmittel sind Komponenten sowohl der Hardware als auch der Software (System und Anwendersoftware), wie z.B. Prozessor, Festplatte, Ein-Ausgabe-Geräte, Dateien, Programme etc.

Begriffsdefinition Betriebssystem

Ein Betriebssystem bietet dem Anwender eine virtuelle Maschine, welche die reale Hardware "unsichtbar" für den Programmierer macht.

„An operating system is similar to a government. […] Like a government, the operating system performs no useful function by itself.“

Allgemeine Funktion eines Betriebssystems

Anpassung der Benutzerwelt an die Maschinenwelt

Organisation und Koordination des Betriebsablaufs

Steuerung und Protokollierung des Betriebsablaufs

Ziele eines Betriebssystems

Benutzerführung Laden und Unterbrechung von Programmen Verwaltung der Prozessorzeit Verwaltung des Speicherplatzes für Anwendungen Verwaltung der angeschlossenen Geräte

Aufgaben

Modelle von Betriebssystemen UNIX-, BSD- und POSIX-Betriebssysteme Die Familie der Microsoft Betriebssysteme Windows 95,

Windows 98, Windows NT, Windows 2000, Windows XP und Windows 7

Klassische Großrechner-Betriebssysteme wie z.B. MVS (IBM) und BS 2000 (Siemens)

Weitere Betriebssysteme für Endanwender; z.B.◦ Macintosh-Systeme von Apple◦ PDA-Betriebssysteme wie z.B. Android

1955-1965: erste Trennung von Steuerprogrammen und "Anwendungsprogrammen", die mittels Lochstreifen eingelesen und abgearbeitet wurden, „Transistoren“

ab 1970: erste Funktionalitäten moderner Betriebssysteme: Dateisystem, Speicherverwaltung, Vergrößerung des Speichers durch die Nutzung virtuellen Speichers, „Integrierte Schaltungen“

ab 1980: erste „moderne“ Betriebssysteme: Multitasking, Nebenläufigkeit, verbesserte Benutzeroberflächen sowie Serviceprogramme; Entwicklung vono Personal Computer and Workstation Betriebsysteme (CP/M, MS – DOS,

Windows, OS/2, MacOS, UNIX)o Netzwerk Betriebssysteme (UNIX und Windows NT)o Verteilte Betriebssysteme (Amoeba, Mach, V)

Kurzer Geschichtsabriss

1. Stapelverarbeitung

Alle Aufträge werden in eine Warteschlange eingereiht. Aufträge werden ausgeführt, sobald sie den Kopf der

Warteschlange erreichen und ein Prozessor verfügbar ist. Ergebnisse werden in Dateien protokolliert und ggf.

ausgedruckt. Keine Interaktion zwischen dem Benutzer und dem

Programm während der Ausführung.

Verarbeitungsmodelle

2. Dialogverarbeitung

Unter der Dialogverarbeitung (engl.: conversational mode) versteht man eine Betriebsart, bei der zur schrittweisen Auftragsabwicklung eine ständige Kommunikation zwischen Benutzer und Rechner erfolgt.

Funktionsprinzip:

Mehrere Programme werden quasi-parallel ausgeführt (multi-programming, multitasking).

Mehrere Benutzer können Programme gleichzeitig starten und benutzen (multi-user).

Benutzer können ihre Programme während der Ausführung interaktiv beeinflussen.

Die Ausführungszeiten werden in „kleine Portionen“, den sogenannten Zeitscheiben, zugeteilt. Jedes in Ausführung befindliche Programm bekommt also nur einen Teil der Hardware-Leistung zugeteilt.

Durch eine geschickte Verzahnung lassen sich auftretende Wartezeiten (Warten auf den Abschluss eine E/A-Operation) geschickt für die Berechnungen anderer Programme nutzen.

2. Dialogverarbeitung

Betriebsart eines Computers, bei der im Gegensatz zum Stapelbetrieb der Verarbeitungszeitpunkt von der Aufgabe selbst bestimmt wird. Jeder Bearbeitungsfall wird unmittelbar nach seinem Eintreten in einer in Abhängigkeit von der Aufgabe festgelegten (kurzen) Zeit bearbeitet.

3. Echtzeitverarbeitung