Betriebssysteme

Prof. HanneloreFrank

EinführungBetriebssystem?

Begriffe

Aufbau

Prozesse undThreadsBegriffe

Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Betriebssysteme

Prof. Hannelore Frank

WS 2007

Betriebssysteme

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EinführungBetriebssystem?

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Kontext

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Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

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HauptspeicherEinprozess

Multitasking

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Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Überblick

1 Einführung

2 Prozesse und Threads

3 CPU-Scheduling

4 Synchronisation nebenläufiger Prozesse

5 Hauptspeicherverwaltung

6 Dateisystem

7 Ein-/Ausgabe

Betriebssysteme

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EinführungBetriebssystem?

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Aufbau

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SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

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HauptspeicherEinprozess

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E/A

Literatur

Eduard Glatz: Betriebssysteme. Grundlagen, Konzepte,Systemprogrammierungdpunkt.verlag, 2006, ISBN 3-89864-355-7

Andrew S. Tanenbaum: Moderne BetriebssystemePrentive Hall, Pearson Sturium, 2002, ISBN 3-8273-7019-1

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Kontext

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Scheduling

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Krit.Abschnitt

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Blockieren

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Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Überblick

1 Einführung

2 Prozesse und Threads

3 CPU-Scheduling

4 Synchronisation nebenläufiger Prozesse

5 Hauptspeicherverwaltung

6 Dateisystem

7 Ein-/Ausgabe

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Aufbau

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Ereignisse

Operationen

Kontext

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Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

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Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

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Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

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Implementierung

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Sonstiges

E/A

EinführungWas ist ein Betriebssystem?

Betriebssystem – wozu?

Verwaltung der Peripheriegeräte

Abstrakter Rechner

Sammlung von Dienstprogrammen

Sammlung von Kommunikationsmechanismen

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Paging

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Virtuell

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Implementierung

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Sonstiges

E/A

EinführungSchema nach Tanenbaum

Geräte

Mikroarchitektur

Machinensprache

Betriebssystem

Compiler EditorenKommando­interpreter

Banken­system

Flug­buchungen

Web­Browser Anwendungsprogramme

Systemprogramme

Hardware

Tanenbaum

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Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

EinführungArten von Betriebssystemen

Mainframe

Server

Multiprozessor

PC

Echtzeitsystem

Embedded Systems (PDA, Handy, . . . )

Chipkarten

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Ereignisse

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Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

EinführungGrundbegriffe

Prozess – Thread (Task)

Multitasking

Mehrbenutzerbetrieb (Timesharing)

Mehrprozessorsystem

Batchbetrieb (Stapelverarbeitung)

Echtzeitsystem

Virtuelle Machine

Verteiltes Betriebssystem

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Aufbau

Prozesse undThreadsBegriffe

Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Aufbau eines Betriebssystems

klassischer Aufbau – monolithisch

Strukturierung durch Schichtung - moderne UNIX

moderner Aufbau – Mikrokernel

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Aufbau

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Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Aufbau eines BetriebssystemsMonolithische Architektur

Monolithische Architektur

ein einziges Programm

gewachsene innere Struktur

Beispiel: MS-DOS, ältere UNIX

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Aufbau

Prozesse undThreadsBegriffe

Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Aufbau eines BetriebssystemsSchichtenmodell

Schichtenmodell

z.B. C-Funktion: printf (), bzw. andere Ausgabefunktionen

UNIX-Schnittstellenfunktion write ()

Aufruf Funktion des Dateisystems – ÜberpruefungZugriffsrechte ...

Datenübernahme in den Cache

I/O-Request – Übertragung auf Platte

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Begriffe

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Prozesse undThreadsBegriffe

Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Aufbau eines BetriebssystemsMikrokern Architektur

Mikrokern Architektur

nur ganz zentrale Funktionen im Kern

Rest verteilt auf mehrere separate Programme / Dienste

Kommunikation über IPC (Inter Process Communication)

geeignet für verteilte Betriebssysteme

Beispiel: Mac OS X (MACH), Amoeba

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Aufbau

Prozesse undThreadsBegriffe

Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Struktur UNIX SVR3

Glatz

H a r d w a r e

H a r d w a r e s t e u e r u n g

K e r n e l L e v e l

H a r d w a r e L e v e l

U s e r L e v e l

K e r n e l L e v e l

D a t e i - S u b s y s t e m ( f i l e s u b s y s t e m )

P r o

z e

s s

s t

e u

e r u

n g

s -

S p e i c h e r v e r w a l t u n g

P r o z e s s o r z u t e i l u n g

I n t e r p r o z e s s -

P u f f e r u n g ( b u f f e r c a c h e )

Z e i c h e n ( c h a r a c t e r ) B l o c k ( b l o c k )

G e r ä t e t r e i b e r ( d e v i c e d r i v e r )

B e n u t z e r p r o g r a m m e

S y s t e m a u f r u f - S c h n i t t s t e l l e ( s y s t e m c a l l i n t e r f a c e )

P r o g r a m m b i b l i o t h e k

S u

b s

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(

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s u

b s

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t e

m )

k o m m u n i k a t i o n ( I P C )

( s c h e d u l i n g )

( m e m o r y m a n a g e m e n t )

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Aufbau

Prozesse undThreadsBegriffe

Zustände

Ereignisse

Operationen

Kontext

Threads

Scheduling

SynchronisationWettbewerb

PC

Krit.Abschnitt

Spinlocks

Blockieren

Monitor

Nachrichten

Verklemmungen

HauptspeicherEinprozess

Multitasking

Swapping

Paging

Segmentierung

Virtuell

DateisystemDateien

Verzeichnisse

Implementierung

Sicherheit

Sonstiges

E/A

Struktur Windows NT . . .

Glatz

U s e r M o d e

K e r n e l M o d e

H a r d w a r e - A b s t r a k t i o n s s c h i c h t ( h a r d w a r e a b s t r a c t i o n l a y e r , H A L )

H a r d w a r e

G r a f i k t r e i b e r

K e r n ( k e r n e l )

G e r ä t e - u n d D a t e i s y s t e m -

E x e k u t i v e ( e x e c u t i v e )

T e x t - u n d G r a f i k - E i n - /

S y s t e m d i e n s t - V e r t e i l e r ( s y s t e m s e r v i c e d i s p a t c h e r )

S y s t e m -

T h r e a d s

S y s t e m d i e n s t p r o - S y s t e m h i l f s p r o -

s u p p o r t p r o c e s s e s )

B e n u t z e r - U m g e b u n g s - S u b -

S u b s y s t e m - P r o g r a m m b i b l i o t h e k e n ( e n v i r o n m e n t D L L s )

( g r a p h i c s d r i v e r )

A u s g a b e ( G D I - u n d

U S E R - K o m p o n e n t e )

t r e i b e r ( d e v i c e

a n d f i l e

s y s t e m d r i v e r )

z e s s e ( s y s t e m z e s s e ( s e r v i c e

p r o c e s s e s )

a p p l i k a t i o n e n s y s t e m e ( e n v i r o n -

m e n t s u b s y s t e m s )