WIN21 - 205 SystemSW at AKAD Hochschule Stuttgart

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Was ist ein Betriebssystem?

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Aufgaben des Betriebssystems

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Welche Betriebsmittel von Computersystemen kennen Sie?

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Klassifizierung von Betriebssystemen

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Nehmen wir an, Sie haben für Ihren PC einen neuen Drucker gekauft. Warum genügt es
nicht, dass Sie ihn über Kabel an die Zentraleinheit anschließen? Warum müssen Sie
auch noch Software installieren?

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Was unterscheidet Multitasking von Multiprocessing?

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Start des Betriebssystems

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Prozesszustände

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Die zentralen Bestandteile eines Betriebssystems sind

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Was sind typische Wartebedingungen und Ereignisse?

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Scheduling-Strategien

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Aufgaben des Betriebssystems

Prozesssynchronisation

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WIN21 - 205 SystemSW

Was ist ein Betriebssystem?

Unter einem Betriebssystem (engl. operating system) verstehen wir Software, die dem „Normalnutzer“ den Umgang mit der Hardware ermöglicht und die insbesondere die Abarbeitung von Programmen steuert und überwacht.

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Aufgaben des Betriebssystems

Ein Betriebssystem ist eine Software, die den Nutzer und Anwendungsprogrammierer
davon befreit, sich um die spezifischen Merkmale der Hardware zu kümmern.


Es stellt den Benutzern und den Anwendungsprogrammen Dienstleistungen zur Verfügung, die den anwendungsunabhängigen Betrieb des Rechners gewährleisten. Dazu stellt es
Schnittstellen bereit, verwaltet die Betriebsmittel (Ressourcen) des Computersystems und steuert den Ablauf der Programme.

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Welche Betriebsmittel von Computersystemen kennen Sie?

Betriebsmittel (Ressourcen) sind die Menge aller Hard- und Softwarekomponenten eines Computersystems, die zur Ausführung und Steuerung von Programmen benötigt werden. Dies sind z. B.

  • Prozessor,
  • Hauptspeicher,
  • externe Speicher,
  • Geräte,
  • Dateien.

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Klassifizierung von Betriebssystemen

Betriebssysteme lassen sich klassifizieren nach:
• der Betriebsart (Batch- bzw. Dialogbetrieb, Netzwerk-, Echtzeit- und Universelle
Betriebssysteme),
• der Anzahl gleichzeitig verarbeiteter Programme (singletasking, multitasking),
• der Anzahl der gleichzeitig aktiven Nutzer (singleuser, multiuser),
• der Anzahl der verwalteten Prozessoren (singleprocessing, multiprocessing).

WIN21 - 205 SystemSW

Nehmen wir an, Sie haben für Ihren PC einen neuen Drucker gekauft. Warum genügt es
nicht, dass Sie ihn über Kabel an die Zentraleinheit anschließen? Warum müssen Sie
auch noch Software installieren?

Mit einem neuen Gerät wie dem Drucker muss man auch den entsprechenden Treiber installieren. Damit kann das Betriebssystem den neuen Drucker verwalten und mit ihm kommunizieren. Die Schichten oberhalb des Betriebssystems (z. B. ein Textverarbeitungsprogramm) können dann auf diesem neuen Gerät drucken wie auf jedem anderen bereits vorhandenen Drucker. Die Anwendungsprogramme muss man nicht extra anpassen.

WIN21 - 205 SystemSW

Was unterscheidet Multitasking von Multiprocessing?

Multitasking: Mehrere Programme laufen im gleichen Zeitraum quasiparallel ab.


Multiprocessing: Programme laufen auf mehreren Prozessoren, also nicht nur quasi- oder scheinbarparallel, sondern tatsächlich gleichzeitig.

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Start des Betriebssystems

Nach dem Rechnerstart übernimmt das Betriebssystem die Kontrolle über den
Computer. Es wird durch ein Startprogramm und den Urlader während des Bootens
automatisch geladen und initialisiert.

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Prozesszustände

Ein Prozess ist ein Programm, das sich im Computersystem in Ausführung befindet. Ein
bestimmter Teil des Betriebssystems, der Scheduler, teilt dem Prozessor die
verschiedenen Prozesse zur Bearbeitung zu, wobei die CPU jeden Prozess für eine
bestimmte Zeitscheibe ausführt. Dieses schnelle Wechseln heißt Quasiparallelität. Wenn
einem Prozess der Prozessor entzogen wird, sichert das Betriebssystem alle wichtigen
Daten des Prozesses im Prozesskontrollblock, damit der Prozess bei erneuter Zuteilung
der CPU an derselben Stelle fortfahren kann. Ein Prozess kann sich in verschiedenen
Zuständen befinden: aktiv, bereit oder blockiert.

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Die zentralen Bestandteile eines Betriebssystems sind

  • Prozessverwaltung,
  • Speicherverwaltung,
  • Peripherieverwaltung (Datei- und Ein-/Ausgabeverwaltung) und
  • Benutzerverwaltung.

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Was sind typische Wartebedingungen und Ereignisse?

Typische Wartebedingungen sind:

  • Der Prozess wartet in der Bereitliste auf Prozessorzeit.
  • Warten auf Benutzereingaben.
  • Warten auf die Nachricht von einem anderen Prozess.
  • Eine Zeitspanne abwarten.
  • Warten auf Rückmeldungen von externen Geräten.

Typische Ereignisse sind:

  • Signale,
  • Freigabe von Geräten,
  • Zuteilung von Rechenzeit.

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Scheduling-Strategien

In Abhängigkeit von der zugrunde liegenden Strategie legt der Scheduler die Reihenfolge
fest, in der die Prozesse den Prozessor zugeteilt bekommen. Es gibt dafür verschiedene
Verfahren, z. B. Zeitscheiben- oder Prioritätssteuerungsverfahren.

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Aufgaben des Betriebssystems

Prozesssynchronisation

Eine wichtige Aufgabe des Betriebssystems ist die Synchronisation von Prozessen, um etwa Konfliktsituationen bei der gemeinsamen Nutzung von Betriebsmitteln zu vermeiden. Man begegnet diesen konkurrierenden Zugriffen auf die Ressourcen, indem
man den Zutritt von Prozessen in die entsprechenden kritischen Programmabschnitte durch wechselseitigen Ausschluss regelt, z. B. über Sperrvariablen oder Semaphore.

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