Betriebssyteme

PC-Betriebssysteme   Gliederung Definition Betriebssystem Aufgaben eines BS Klassifizierung / Einteilung der BS Architektur eines PCs und Position des BS Entwicklung und Eigenschaften der Microsoft BS Andere BS Vergleich MS – Diverse   1. Definition Betriebssystem nach DIN 44300 umfasst ein Betriebssystem: Die Programme eines digitalen Rechensystems, die zusammen mit den Eigenschaften der Rechenanlage die Grundlage der möglichen Betriebsarten des digitalen Rechensystems bilden und insbesondere die Abwicklung von Programmen steuern und überwachen. Anders: Unter einem Betriebssystem versteht man Software, die zusammen mit den Hardwareeigenschaften des Computers die Basis zum Betrieb bildet und insbesondere die Abarbeitung von Programmen steuert und überwacht.   2. Aufgaben eines Betriebssystems Verbergen der Komplexität der Maschine vor dem Anwender (Abstraktion) Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle (Bsp.: „Kommandointerpreter“; „Shell“) Bereitstellen einer normierten Programmschnittstelle (API) Verwaltung der Ressourcen der Maschine Prozessor(en) Hauptspeicher Hintergrundspeicher Geräte Rechenzeit Koordination von Prozessen     3.

Klassifizierung von Betriebssystemen da es verschiedenster Verwendungen von Computern gibt muss auch die Software / Betriebssystem an diese Verwendungen angepasst werden   3.1. Klassifizierung nach Betriebsart des Rechnersystems Stapelverarbeitungs-Betriebssysteme 1 Dialogbetrieb-Betriebssysteme 2 Netzwerk-Betriebssysteme Realzeit-Betriebssysteme 3 Universelle Betriebssysteme (erfüllt mehrere Kriterien)   3.2. Klassifizierung nach Anzahl der gleichzeitig laufenden Programme Einzelprogrammbetrieb (singletasking) Mehrprogrammbetrieb (multitasking)   3.3.

Klassifizierung nach Anzahl der gleichzeitig am Computer arbeitenden Benutzer Einzelbenutzerbetrieb Mehrbenutzerbetrieb    1 - Betriebsart bei der das Betriebssystem nach Übergabe eines vollständig formulierten Auftrags die Berechnung startet und der Benutzer erst nach vollendeter Aufgabe wieder eingreifen kann (veraltet) 2 - heute am meisten verwendete Betriebsart - hier führt der Benutzer ein „Gespräch“ mit dem PC in dem erst im Verlauf die zu erledigende Aufgabe formuliert wird 3 - wird nur für BS genutzt bei denen die Reaktionszeit eine große Rolle spielt (Mess- / Steuertechnik) - Schwerpunkt liegt hier auf der Beantwortung von Aufträgen mit geringster Zeitverzögerung (ms)             3.4. Klassifizierung nach Anzahl der verwalteten Prozessoren Ein-Prozessor-BS - fast alle Rechner der John-von-Neumann-Architektur basieren auf diesem Prinzip Mehr-Prozessor-BS     4. Architektur eines PCs und Position des Betriebssystems einfachste logische Strukturierung eines PCs ist die Einteilung in Schalen / Schichten           Hardware die unterste Schale beinhaltet alle Hardwareabhängigen Teile des Betriebssystems diese Schicht setzt direkt auf die Rechner-Hardware auf sie wandelt reale Betriebsmittel in „virtuelle Betriebsmittel“ um auf den meisten Systemen wird diese Schicht als „BIOS“ (Basic Input Output System) bezeichnet alle folgenden Schichten können (/ sollten) dadurch Hardwareunabhängig arbeiten → dadurch kann das Betriebssystem leicht an unterschiedliche Rechnerausstattungen angepasst werden   Kernel der Kernel stellt den Hauptteil des BS dar hier wird die API (Application Programming Interface) erstellt Erläuterung: Die API ermöglicht es Programmierern, ohne Kenntnis der Hardware des PCs, auf dessen Ressourcen zuzugreifen. Das BS stellt hier Funktionen zur Verwaltung aller Betriebsmittel wie Festplatte oder Bildschirmausgabe zur Verfügung. Welches Gerät nach Aufruf der Funktion angesprochen wird legt das Zusammenspiel Hardware <-> Kernel fest hier wird auch das Benutzerinterface generiert und verwaltet sowie die Dateien und das Dateisystem verwaltet   Anwendungsprogramme diese Schicht ist für den Benutzer am Bedeutendsten da erst hier die sinnvolle Arbeit mit dem PC ermöglicht wird alle Programme kommunizieren von hier aus mit dem Betriebssystem über die API   jede Schicht bildet eine eigenständige virtuelle Maschine Anzahl der Schichten ist nicht auf 3 begrenzt sondern kann, je nach Anforderung höher sein die Kommunikation der einzelnen Schichten erfolgt immer über fest definierte Schnittstellen und nur mit benachbarten Schichten (kein Zugriff der Programme auf die Hardware) → sollte zumindest so sein! Bei durchbrechen dieser hierarchischen Struktur reagiert das BS sehr empfindlich → Grund hierfür ist, das das BS dafür verantwortlich ist die Ressourcen „im Auge zu behalten“ was bei einem Zugriff auf die Hardware durch ein einzelnes Programm verloren geht 5.

Microsoft Betriebssysteme   5.1 MS-DOS (Disk-Operating-System) Grundstein für (MS) Betriebssystementwicklung → breites Thema MS-DOS basierte bei ersten Erscheinen auf dem Urvater der BS → CP/M (siehe später) Diese wurde von Microsoft aufgekauft und leicht abgewandelt und so als erstes IBM-PC taugliches Betriebssystem verkauft Aus heutiger Sicht ist MS-DOS veraltet, war aber für damalige Hardwaregegebenheiten sinnvoll und zuverlässig Die wichtigsten Eigenschaften: Ausgelegt auf 16-Bit-Prozessoren (ab 8086) RAM-Speicherbereiche bis zu 1 MByte Kommandozeilenorientiert → Sehr einfache Kommandosprache Hierarchisches Dateisystem (FAT) (Ordner→Unterordner / 8-Zeichen Dateinamen/...) Spezielle Hardware kann über Treiber eingebunden werden (→ sehr kompatibel → Erfolgreich) Oben genannte Scheiben-Architektur kommt in exakt dieser Form in MS-DOS vor Diese Schichten werden im MS-DOS Module genannt und werden beim Systemstart in den Hauptspeicher geladen                     IO.SYS DOS-BIOS; diese Datei enthält alle Teile von DOS die sich mit den physikalischen Geräten befassen.

Bei Zugriff auf eines dieser Geräte wird dieses Modul angesprochen und reagiert entsprechend. MSDOS.SYS Dieses Modul enthält die geräteunabhängigen Systemfunktionen sowie die Dateiverwaltung. Auf dieses Modul greifen auch die Anwendungsprogramme bei ihrer Arbeit zu um so mit der Hardware arbeiten zu können COMMAND.COM Kommandointerpreter der die Eingaben des Benutzer entgegen nimmt und das gewünschte Kommando ausführt   Entwicklung: Version 1.0 August 1981; belegte 12KB des Arbeitsspeichers (von 64KB); 4000 Zeilen Quelltext (Assembler); Unterstützt wurde eine einzige, einseitig beschreibbare 5,25 Zoll-Diskette (Kapazität: 160KB) Version 2.

0 März 1982; Zusammen mit dem PC/XT (erster PC mit Festplatte); diese war völlig neu entwickelt; enthielt viele UNIX-Elemente; 20.000 Zeilen Quellcode (Assembler); verdrängte CP/M; bis dahin nur 4 Programmierer Version 3.0 August 1984; wurde mit dem PC/AT vertrieben → erster PC mit dem „neuen“ Intel 80286 Prozessor; das neueste war die Unterstützung von Festplatten mit einer Größe von 10MB; Mitarbeiterzahl wurde auf 30 erhöht Version 4.0 November 1988; unterstützt Festplatten bis 2GB; Speicherbeschränkung von 640KB konnte noch nicht überschritten werden Version 5.0 April 1991; wesentlich erneuerte Version; 640KB-Grenze konnte immer noch nicht überschritten werden; DOS stellt eine neue Bedienung zur Verfügung die mehrere Programme im Speicher halten kann zwischen denen mittels Tastatur gewechselt werden kann (erste Ansätze von Multitasking) Version 7.0 September 1995; Basis für Windows 95   5.

2 Windows (Version 3.x) Erste Betriebssystem-Erweiterung mit grafischer Benutzeroberfläche für Intel-PCs Windows setzt auf DOS auf Eigenschaften: 32-Bit Prozessor-Adressierung kooperatives Multitasking grafische Benutzeroberfläche - Steuerung über Maus - Desktop als Systemumgebung - Sinnbilder (Icons) für Programme und Daten - Interaktive Elemente (Buttons, Rollbaken, Schieberegler u.a.) Einführung der *.dll Dateien diese ermöglichen Programmen auf wichtige Routinen zugreifen zu können ohne diese selbst im Programm integriert zu haben → Programme werden kleiner Erste Schritte in das Objektorientierte Arbeiten (Drag&Drop)   5.3 Windows 95 Ebenfalls nur eine Betriebssystem-Erweiterung → dem Benutzer wird aber simuliert das Win95 ein eigenständiges BS sein soll da DOS nicht extra gestartet wird (integrierte Benutzeroberfläche) Neue Eigenschaften: Preemptives Multitasking Links und Verknüpfungen Plug&Play: automatische Erkennung und Installation von Hardware Verbesserte Bedienoberfläche (Taskleiste; Icons für Programme / Dateien auf dem Desktop / Popup-Menüs bei rechter Maustaste) Lange Dateinamen Benutzerprofile (Ansatz zu Mehrbenutzer-BS)   5.

4 Windows 98 große Anzahl an Detailverbesserungen von Win95 Hauptziel bei der Entwicklung war die Vereinfachung der Handhabung → Assistenten Wesentliche technische Neuerungen: FAT32 als Standarddateisystem Unterstützt Festplatten mit über 2GB Kapazität als ein einziges Laufwerk Datenträgeroptimierung (Defragmentierung zur Beschleunigung des Programmstarts) Internet-Basiertes automatisches System-Update (bei neueren Versionen der Treiber) Integrierte Internet-Benutzeroberfläche - Internet-Zugriff wird zum festen Bestandteil des BS - dieses Feature beschäftigte bereits zahlreiche Gerichte → Grund: Nutzer wird von der Wahl des Internetbrowsers enthoben           5.5 Windows NT (New Technology) Server-Basiertes Multitasking -Betriebssystem (für Mehrprozessorsysteme) Erstmals wirklich ohne DOS als Untergrund → Dies macht es wesentlich stabiler als alle DOS-Basierten BS Technologie ist auf Netzwerke ausgerichtet und dafür auch am besten geeignet Zahlreiche Features die sich vom „normalen“ Windows unterscheiden, verdeutlichen die Auslegung auf Netzwerke: Unterstützung großer Festplatten (17.000.000 GByte) Kann bis zu 32 CPUs gleichzeitig verwalten Pro System sind bis zu 4GByte RAM möglich Unterstützung verschiedener Dateisysteme (eigenes neues Dateisystem NTFS)   5.5.2 Windows 2000 Weiterentwicklung von NT Zahlreiche neue Features Bsp: Plug&Play   5.

6 Windows Me (Millenium Edition) Ebenfalls nur eine Erweiterung von Win98 Offiziell ist Win Me nicht mehr von DOS abhängig Im Hintergrund ist dies jedoch nicht der Fall → DOS noch vorhanden Verbesserte Features: - schnelleres Booten - Handhabung stärker vereinfacht → Wizards   5.7 Windows XP Völlig neu überarbeitetes BS-Konzept mit neuer Oberfläche Nicht mehr DOS-Basierend Win2000 für den Home-User → soll dem Heimanwender die Stabilität von Win2000 bieten Oberfläche: Luna →quietschbunt und ressourcenhungrig → basiert auf Skins → alles veränderbar Neu: Multiuser-BS Ebenfalls neu: Aktivierung bei Microsoft → Anti-Piraterie → zunehmende Übernahmen von Microsoft aller privaten Daten → Aktivierung der Software → im MSN-Explorer (mit installiert) ist ein E-Mail Account bei MSN Pflicht → zusätzlich wird automatisch ein MS-Passport angelegt → MS-Passport dient zur eindeutigen Identifizierung im Netz → Zukunft von Passport: Hailstorm (Alle Daten sollen in einer Datenbank von Microsoft gespeichert und so für alle möglichen Zwecke verfügbar sein)     6 Andere Betriebssysteme 6.1 CP/M Control Program for Microcomputers Erstes BS von wirtschaftlicher Bedeutung Für PCs mit 8bit-Prozessoren 1974 von amerikanischen Computerwissenschaftler Gary Kildall entwickelt 6.1 Unix Eines der ältesten (noch verwendeten) Betriebssysteme (25 Jahre) War in vielen Punkten Beispielgebend für andere BS (DOS → Windows / OS2) Ist kein einzelnes Betriebssystem sonder eine große Familie Alle Systeme sind gleichen Typ → UNIX da aber Unix-Systeme Hardwarespezifisch eingerichtet werden, liefert jeder Systemhersteller sein eigenes Unix Sehr einfach aufgebaut → sehr stabil und zuverlässig Ausgestattet mit vielen hundert Werkzeugen für alle Zwecke Schwer in der Handhabung Lässt sich grafisch aufrüsten (X Window) → Ähnlich Windows Heute noch häufig für Web-Server verwendet (war das erste Netzwerkfähige BS) 6.2 Linux Frei verfügbares BS Basiert auf UNIX-Architektur Erfunden von Linus Torvalds Weiterentwickelt von Entwicklern in aller Welt → Open Source Derzeit einzige akzeptable PC-Alternative zu MS Windows → daher beliebt 6.3 OS/2 (Operating System 2) Zweites von Microsoft + IBM entwickeltes BS 1985 – Bitte von IBM an MS um neues BS → unzufrieden mit DOS (u.

a. wegen 640 KB-Speicher) 1987 eingeführt, hatte jedoch nie einen wirklichen Erfolg in der Vermarktung Grund: (Fehl)Entscheidungen bei der Vermarktung und Entwicklung von DOS 1989 Bruch MS ↔IBM OS/2 war eigentlich den existierenden BS überlegen Features: → erstes 32Bit Betriebssystem → DOS und WINDOWS konnten als Programme im wesentlich stabileren OS/2 gestartet werden → grafische Benutzeroberfläche mit einfacherer Handhabung als Windows → unterstützte bereits 1987 Features die Windows erst mit Version 95 erreichte 1995 OS/2 – Warp → große Werbekampagne in Europa → erfolglos → danach weg vom Markt   6.4 Apple OS Apple Betriebssysteme gehören zwar nicht in die Kategorie PC-Betriebssysteme, verdienen trotz alledem eine Benennung Neueste Version: Mac OS X Version glänzt mit fabelhafter Oberfläche Stabilität und Zuverlässigkeit sind nahezu konkurrenzlos Alte Mac-Software ist weiterhin kompatibel Kern ist auf UNIX aufgebaut Ernsthafter Schritt um Microsoft mit der .NET Strategie Konkurrenz zu machen und Windows XP Paroli zu bieten       7. Vergleich Betriebssysteme Nathan der Weise? Es lässt sich nicht wirklich sagen welches Betriebssystem das bessere sei Über diese Frage streiten sich bereits seit Jahren Gelehrte und Anwender ohne klares Ergebnis Fest steht: jedes Betriebssystem hat seine Vorzüge und Vorteile in den einzelnen Anwendungsbereichen Windows 9x / Me → Heimanwender, leichte Handhabung, wenig Stabilität Windws NT / 2000 → Netzwerkanwendung, hohe Stabilität, weniger Benutzerfreundlich UNIX → Serverbetriebssystem, sehr zuverlässig und Umfassend, Alt Linux → Heimanwender + Netzwerk, schwierige Handhabung, Windows-Alternative Apple OS → nur für Apple-Computer

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