Grundlagen, Prinzipien und Aufgaben eines Betriebssystems IT-Zertifikat der Phil.-Fak.: Advanced IT Basics

Was ist ein Betriebssystem? Anwendungsprogramme Software 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

Basic Input Output System 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