Grundlagen

• engl. Operating System (OS)

• Software, die zusammen mit der Hardware die Basis zum Betrieb bildet

  -> Schnittstelle zur Hardware

• steuert und überwacht die Abarbeitung von Programmen

  
  

  -> macht die Benutyung des Computers überhaupt möglich

• Verwaltung der Hardwarekomponenten

• Speicherverwaltung

(Hauptspeicher, Cache, Laufwerke etc.)

• Prozessverwaltung

(und Kommunikation)

• ggf. Benutzerverwaltung

• Verwaltungsprogramme

  • Prozesssystem (Dienste, Anwendungen, …)

  • Speicherzuteilung (RAM, …)

  • Belegung externer Speichermedien (Festplatten, …)

  • Bereitstellung von Geräten (Durcker,…)

• Steuerprogramme

  • Eingabe von Zeichen über die Tastatur

  • Ausgabe von Zeichen auf dem Monitor

  • Speicherung von Daten auf der Festplate

• Dienstprogramme

  • Konfigurieren der Hardware und des Betriebssystems

  • Anzeige und Bearbeitung von Dateien

  • Kopieren, sichern und wiederherstellen von Dateien

• Bibliotheken und Treiber

  • stellen Anwendungsprogrammen Betriebssystemfunktionen zur Verfügung

  • binden Hardware in da Betriebssystem ein

  • veranlassen die Hardware zu den gewünschten Aktionen

• “Mainframes” im “Rechenzentrum”

• Mehrbenutzerbetrieb

• 3 typische Einsatzarten:

  • Stapelverarbeitung “Batch Processing”

  • Transaktionsverarbeitung

  • Dialog-Betrieb iim Timesharing-Verfahren

• stellen Dienste für andere rechner in einem Rechnernetz bereitstellen

• viele gleichzeitige Anforderungen

• typische Server-Diense:

  • Drucker-Service

  • Datei-Service (Datenspeicherung)

  • Web-Service (Information und einfache Verarbeitung)

• Bsp.

  • Unix, GNU/ Linux

  • Windows Server-Familie

• Einbenutzerbetrieb (ggf. mit Multitasking)

• Interaktivität der Benutzerschnittstelle

• Bsp.

  • Windows, Mac OS, GNU/ Linux

• Rechner steuert Einzelgerät

  (Fernseher, Mobiltelefon)

• selbst mobiles Gerät

  (Smartphone, Tablet)

• häufig Echtzeitanforderungen und eingeschränkte Ressourcen

• Bsp.

  • Android, Apple iOS usw.

• Leichtungssteigerung durch Vervielfältigung des Prozessors

• (heute meist durch Server- oder PC-Betriebssysteme mitabgedeckt)

• Sonderfall: Massiv-parallele Rechner mit spezialisierter OS

• Rechner als Chip auf Kreditkarte, Krankenkarte, Reisepass

• starke Ressourcen-Einschränkung

• wenige spezielle Anforderungen an BS

  • meist sehr primitiv

  • proprietär vom Hersteller eines Gesamtsystems aus Karte und Software

Früher:

• Stapelbetrieb

  • ein Auftrag nach dem anderen (meist interaktionslos)

  • Dialogbetrieb

  • Ein- und Ausgabe praktisch direkt an der Zentraleinheit

• Einzelbenutzerbetrieb

• Einzelprogrammbetrieb

Heute:

• Mehrprogrammbetrieb

• Interaktive Verarbeitung

• Datenfernverarbeitung, z.B. Rechner- und Datennetze

• Mehrbenutzerbetrieb

• Mehrprozesserbetrieb

  
  

Sonderformen:

• Prozessbetrieb

• Echtzeitbetrieb

• auch Batchverarbeitung

• Bearbeitung von Aufgaben nacheinander (sequentiell)

• früher: Vermeidung von Leerlaufzeiten, da Rechenzeit sehr teuer

• heute: Automatisierung von Aufgaben, die ohne Benutzereingriff, meist außerhalb der üblichen Arbeitszeit, ausgeführt werden sollen

• Bsp.:

  • Jobs zur Datensichterung

  • Datenbankkomprimierung und -konsolidierung

  • Datenübertragungen zwischen Systemen

• auch Skript-Dateien

• eine Reihe von Befehlen, die die Betriebssystemfunktionen nutzen, werden in einer Datei festgehalten und nach Starten abgearbeitet

• DOS/ Windows

  • Dateiendung .bat oder .cmd

  • Leistungsfähiges Skripting von PowerShell

• Unix bzw. unixoiden OS

  • Erstellen von Batchdateien wird als Shell-Skripting bezeichnet

    -> viel leistungsfähiger

• MacOS

  • AppleScript, Swift oder unixähnliche Shell-Scripte

• Auftrag muss nicht vollständig definiert sein

• in Form von einzelnen Schritten im System abgearbeitet

• ständiger Informationsaustausch zwischen System und Anwender

• Anwender = Mensch -> Dialogverarbeitung

  
  

• Singletasking

• Benutzeraufträge werden nacheinander bearbeitet

• nur ein Anwenderprogramm im Arbeitsspeicher

  (uneingeschränkter Zugriff auf Betriebsmittel)

• nicht genutzte Rechenleistung!

  • da zeitaufwändige I/O-Operationen die CPU nicht auslaten

• Durchsatz

  -> Zeitspanne, die der Rechner für die Bearbeitung der gestellten Aufgabe braucht

  auschließlich von der Leistung der Geräte und der Programmiertechnik der Anwendung abhängig

  
  

• Multitasking

• mehrere Aufgaben gleichzeitig zur Ausführung anzunehemen

• tatsächliche Parallelität nur über mehrere CPUs (Ausführungseinheiten)

• bei nur einer CPU -> kurzen Abständen immer abwechselnd aktivierrt = Eindruck (“quasi-parallel”)

  • Vorteil: Nutzung der CPU auch bei Leerlauf

• Umschalten -> zusätzlichen Verwaltungsaufwand,

  dennoch gewinnbringend, das Prozesse auf Ereignisse warten müssen

• Echtzeitsysteme auf geforderte Reaktionszeiten hin optimiert

• als Chip auf Kreditkarte, Krankenkarte, Reisepass

• starke Ressourcen-Einschränkung

• wenige spezielle Anfrderungen an BS

• meist sehr primitive BS

  • proprietär vom Hersteller eines Gesamtsystems aus Karte und Software