Grundlagen, Prinzipien und Aufgaben eines Betriebssystems

IT-ZERTIFIKAT DER PHIL.-FAK.: ADVANCED IT BASICS

Was ist ein Betriebssystem?

SoftwareAnwendungsprogramme

Systemprogramme

Rechnersystem (RS) = Rechenanlage (RA) + Betriebssystem (BS)

Der Nutzer muss von der Komplexität der Hardware abgeschirmt werden.

Dem Nutzer wird eine virtuelle Maschine (= BS) angeboten, die einfacher zu verstehen und zu programmieren ist.

Kategorien von Betriebssystemen

• PC-Betriebssysteme (Windows, Linux, MacOS)

• Echtzeitbetriebssysteme

• Eingebettete Betriebssysteme (Embedded OS)

• Smart-Card-Betriebssysteme für Chipkarten

Geschichte:

1955-1965: erste Trennung von Steuerprogrammen und

"Anwendungsprogrammen„

ab 1970: erste Funktionalitäten moderner Betriebssysteme

ab 1980: erste „moderne“ Betriebssysteme

Ziele eines Betriebssystems:

Einfache Bedienung des Rechners

Benutzerwelt an die Maschinenwelt anpassen

Betriebsablauf organisieren, koordinieren und steuern

Betriebsablauf protokollieren

Funktionsbereiche von Betriebssystemen

Prozessverwaltung (Prozess = ein in Arbeit befindliches Programm)

Laden, Starten, Verwalten und Beenden von Prozessen Kommunikation zwischen Prozessen (lokal oder über Netzwerk)

Abwicklung von Aufträgen im Hintergrund (z. B. FEM-Berechnung)

Prozessor muss „parallele“ Prozesse ausführen („Multitasking“)

Speicherverwaltung

Prozesse müssen ausreichend Hauptspeicher erhalten

Prozesse dürfen sich nicht stören, müssen manchmal Speicher teilen

Funktionsbereiche von Betriebssystemen

Eingabe und Ausgabe (Input/Output), Dateiverwaltung

Abwicklung von Ein- und Ausgabe (Bildschirm, Tastatur, Maus)

Zugriff auf Festplatte, Dateiverwaltung (Bereitstellung eines Dateisystems)

Netzwerkkommunikation

Zugriff auf das Internet, Zugriff auf andere Rechner (z. B. Server)

Zugriff auf entfernte Ressourcen (z. B. Dateien, Netzlaufwerke, Drucker)

Steuerung von Peripheriegeräten (Monitor, Drucker, Scanner usw.)

Sicherheit

BIOS

BASIC INPUT OUTPUT SYSTEM

Allgemein

Hersteller: American Megatrends, Phoenix/Awards, IBM

Seit 1960er/1970er durch Aufkommen der Halbleiterspeicher

Non-volatiler Speicher direkt auf der Hauptplatine

„Schaltzentrale des Rechners“

Funktionen

Führt grundlegendste Ein-/ Ausgabesoftware zum Erkennen von Geräten aus

Festlegen der Bootreihenfolge

POST (Power On Self Test)

Sicherheit: Aufforderung zur Eingabe eines Passworts (falls entsprechend konfiguriert)

Frühere Funktionen: im laufenden Betrieb: Management verschiedener Hardware Komponenten

Darstellung eines Startbildschirms

Möglichkeit ein BIOS-Setup durchzuführen

BIOS Menü

• Wird beim Start des PCs z.B. mit F2 aufgerufen

• Hier lassen sich verschiedene Einstellungen verändern

• Diese werden im CMOS gespeichert

• CMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor

• Dieser hat einen kleinen Akku der z.B. die Systemzeit weiterlaufen lässt

Bootstrapping

Lösung des Henne-Ei-Problems durch Bootstrapping

Problem: CPU benötigt Software zum arbeiten. Um diese Software von der Festplatte zu starten, muss die CPU schon laufen

Lösung: Ladeprogramm für Software liegt im BIOS und wird beim Start automatisch ausgeführt

Analogie Gehirn und Betriebssystem