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Betriebssysteme FU Berlin SS 2003 Klaus-Peter Löhr.

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Präsentation zum Thema: "Betriebssysteme FU Berlin SS 2003 Klaus-Peter Löhr."—  Präsentation transkript:

1 Betriebssysteme FU Berlin SS 2003 Klaus-Peter Löhr

2 1 Einführung Zur Erinnerung: Informatische Fachbegriffe in Deutsch und Englisch findet man unter

3 Software zwischen Hardware und Umwelt eingebettete Systeme (embedded systems) geschlossene Anwendungssysteme Betriebssysteme + Anwendungsprogramme

4 Betriebssystem (operating system) Basissoftware eingebettetes System Transaktionssystem

5 Benachbarte Gebiete: Rechnerarchitektur Verteilte Systeme Echtzeitsysteme Systemsicherheit Datenbanksysteme Programmiersprachen & Übersetzer Softwaretechnik

6 Abgrenzung: Betriebssystem im engeren Sinn = System aus Sicht der Anwendungssoftware = Software zwischen der Hardware und der Systemschnittstelle ( 2) Betriebssystem im weiteren Sinn = System aus Sicht des Benutzers, d.h. zuzüglich Benutzerschnittstelle ( 9), Übersetzer, Dienstprogramme usw.

7 Betriebssystem Hardware Anwendungssoftware Interaktionssystem (Datenbanksystem, Middleware,.....) Benutzerschnittstelle Systemschnittstelle

8 Betriebssystem Hardware Anwendungssoftware Interaktionssystem (Datenbanksystem, Middleware,.....) Benutzerschnittstelle Systemschnittstelle auch Systemsoftware

9 Merke: Das Begriffspaar Systemsoftware – Anwendungssoftware (systems software – application software) ist unscharf, weil auf der Systemschnittstelle nicht nur Anwendungs- software, sondern auch Systemerweiterungen aufgesetzt werden können.

10 Grobe Klassifikation der Hardware: Einprozessorsystem (uniprocessor) Mehrprozessorsystem (multiprocessor) Mehrrechnersystem (multicomputer) mit verteiltem Speicher verteiltes Betriebssystem Rechnernetz (computer network) verteilte und/oder kooperierende Betriebssysteme

11 Betriebsarten eines Rechners EinplatzsystemMehrplatzsystem (single-user system)(multi-user system) EinbenutzersystemTeilhaberbetrieb (single-user system) (multi-access) Mehrbenutzersystem Teilnehmerbetrieb (multi-user system)(time-sharing) interaktivStapelbetrieb (batch processing)

12 Betriebsarten eines Rechners EinplatzsystemMehrplatzsystem (single-user system)(multi-user system) EinbenutzersystemTeilhaberbetrieb (single-user system) (multi-access) Mehrbenutzersystem Teilnehmerbetrieb (multi-user system)(time-sharing) interaktivStapelbetrieb (batch processing) Klient (client) Dienstanbieter (server)

13 1.1 Betriebsmittelverwaltung Hardware ist Konglomerat aus verschiedenen Betriebsmitteln (auch Ressourcen, engl. resources) wie z.B. Prozessoren, Speicher, Peripheriegeräte, Netzanschlüsse,.....

14 Aufgabe eines Betriebssystems ist, den Anwendungsprogrammen statt der realen Betriebsmittel virtuelle Betriebsmittel (virtual resources) zur Verfügung zu stellen (z.B. virtueller Speicher) mit den folgenden Eigenschaften: komfortabel – durch geeignet parametrisierte prozedurale Schnittstelle betriebssicher – gegenüber Hardware- und Software-Fehlern sowie böswilliger Manipulation effizient – bezüglich der realen Betriebsmittel

15 1.1.1 Prozeßverwaltung Betriebsmittel:Prozessor virtualisiert:Prozess (process, task) Verwandter Prozessbegriff bei nichtsequentieller Programmierung: Prozess = Programmteil, der unabhängig von den anderen Programmteilen ablaufen kann

16 Genauer: leichtgewichtiger Prozess (lightweight process, thread) = virtueller Prozessor schwergewichtiger Prozess (heavyweight process) = virtueller Rechner (Prozessor + Speicher + Peripherie)

17 Mehrprozessbetrieb (multiprogramming, multitasking): Anzahl der Prozesse ist nicht durch die Anzahl der Prozessoren beschränkt

18 Mehrprozeßbetrieb (multiprogramming, multitasking): Anzahl der Prozesse ist nicht durch die Anzahl der Prozessoren beschränkt Schnappschuss der Prozessorzuordnung (processor allocation): Prozesse aktiv bereit wartend Prozessoren

19 Die Zuordnung wechselt: Multiplexen des Prozessors (processor multiplexing) Zustandsübergänge eines Prozesses p : (mit Operationen block/wake [siehe NSP, Probeklausur]) aktiv bereitwartend block() wake(p) anderer Prozess macht block()

20 Die Zuordnung wechselt: Multiplexen des Prozessors (processor multiplexing) Zustandsübergänge eines Prozesses p : (mit Operationen block/wake [siehe NSP, Probeklausur]) aktiv bereitwartend block() wake(p) anderer Prozess macht block() wake(p) falls aktiver Prozess verdrängt werden kann

21 Warum Mehrprozessbetrieb? Teilnehmer- bzw. Server-Betrieb Effiziente Nutzung des Systems angesichts unterschiedlicher Ressourcen-Anforderungen verschiedener auszuführender Programme

22 Diskette Festplatte Drucker Software installieren Dokument drucken... und noch freie Prozessorkapazität für rechenintensives Programm im Hintergrund Beispiel:

23 1.1.2 Speicherverwaltung Betriebsmittel:Arbeitsspeicher/Adressraum virtualisiert:virtueller Adressraum (virtual address space) Von virtuellem Speicher (virtual memory) ( 5) spricht man, wenn der virtuelle Adressraum größer als der Arbeitsspeicher sein kann und teilweise auf Hintergrundspeicher ausgelagert werden kann.

24 Schnappschuss der Speicherzuordnung (memory allocation): [Speicheralloziierung – falsche Übersetzung!] Betriebssystem Arbeitsspeicher Virtuelle Adressräume der (schwergewichtigen) Prozesse Multiplexen des Arbeitsspeichers durch Umlagerung (swapping) der Prozesse zwischen Arbeitsspeicher und Hintergrundspeicher

25 Zustandsübergänge eines Prozesses: aktivbereitwartend eingelagert ausgelagert

26 1.1.3 Dateiverwaltung Betriebsmittel:Langzeitspeicher (Platte, Band,...) virtualisiert:Datei (file) = benanntes, persistentes Objekt abcdefg

27 1.1.4 Druckerverwaltung Betriebsmittel:reale Drucker virtualisiert:virtuelle Drucker Spooling Auf verschiedene Weise realisierbar, z.B. so: jeder Prozess besitzt einen eigenen virtuellen Drucker, auf dem er mit print(text) drucken kann. (Zwischenspeicherung der Ausgabe auf Hintergrundsp.!) Komfortabel und effizient

28 1.1.5 Weitere Peripherie Betriebsmittel:Bildschirm + Tastatur/Maus virtualisiert:Fenster + Tastatur/Maus Betriebsmittel:Netzanschluss virtualisiert:Port usw....


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