Betriebssystem

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Unter einem Betriebssystem (OS) versteht man eine Reihe von Rechnerprogrammen, die die Systemresourcen eines Rechners wie Speicher, Festplatte, Ein- und Ausgabegeräten verwalten und diese Anwendungsprogramme zur VerfÃ?gung stellen. Somit ist das Betriebssystem die Drehscheibe zwischen den Hardwarekomponenten und der Applikationssoftware des Anwenders. 1 ] Das Betriebssystem besteht in der Regel nur aus einem Kernsystem, das die Computerhardware steuert, sowie aus Spezialprogrammen, die beim Starten verschiedene Funktionen ausführen.

Betriebsysteme sind in nahezu allen Computertypen zu finden: als Echtzeit-Betriebssystem auf Prozesscomputern und Embedded-Systemen, auf PCs, Tablet-Computern, Smart-Phones und auf grösseren Multiprozessor-Systemen wie z. B. Server und Mainframes. Nachfolgend werden die Aufgabenstellungen eines Betriebsystems zusammengefasst: Nutzerkommunikation; Programmaufruf, -ausführung, -unterbrechung und -beendigung; Verwalten und Zuordnen der Prozessorzeiten; Verwalten des Arbeitsspeichers für Applikationen; Verwalten und Bedienen angeschlossener Endgeräte; Absicherungsfunktionen z. B. durch Zugangsbeschränkungen.

Das macht Anlagen generell widerstandsfähiger, verringert z.B. die Anzahl der Programm- und Systemausfälle und macht das Gerät auch gegenüber externen Angriffen, wie z.B. Computer-Viren, wieder stabil. In diesem Beitrag wird der Ausdruck "Betriebssystem" vor allem im Zusammenhang mit "allgemein zur Datenverarbeitung verwendeten Computersystemen" verwendet. Darüber hinaus werden in fast allen Endgeräten, in denen Programme eingesetzt werden (z.B. Spielcomputer, Handys, Navigationsgeräte, Maschinen im Maschinenbau usw.), in der Regel Betriebsysteme (ggf. mit spezieller Funktionalität) eingesetzt.

Viele Kontrollsysteme (Embedded Systems), die beispielsweise in Luftfahrzeugen, Fahrzeugen, Zügen aber auch in Satellitensystemen zu Hause sind, verfügen ebenfalls über spezielle Betriebsysteme. Das Betriebssystem erfüllt zwei wichtige Funktionen, die nicht direkt miteinander verbunden sind[2]: Die Summe aller Anwendungen und Daten, die alle Prozesse während des Betriebs eines Computers kontrollieren, wird als Software bezeichnet.

Hierzu zählen sowohl Betriebssystem als auch systemorientierte Anwendungen wie Compiler, Dolmetscher und Redakteure. 6] In der Fachliteratur wird der Ausdruck "Betriebssystem" innerhalb der Betriebssoftware auf unterschiedliche Weise ausgelegt. DIN 1-4999999 unter DIN 44300) basiert die Festlegung auf ihrer Aufgabenstellung und Position in einer Programmhierarchie: "Das Betriebssystem wird durch die Progamme eines Digitalrechnersystems bestimmt, die zusammen mit den Merkmalen des Rechnersystems die Basis für die mögl.

"Für Andrew S. Tanenbaum ist der Ausdruck Betriebssystem im Grunde auf den Kernbereich beschränkt: "Editoren, Kompilierer, Monteure, Binder und Befehlsinterpreter sind zwar nicht Teil des Betriebsystems, aber sie sind wichtig und nutzbringend. Weitere Autorinnen und Autoren enthalten auch eine Kommando-Sprache für das Betriebssystem: "Neben der Verwaltung der Geräte [....] bietet das Betriebssystem heute eine Vielzahl von Diensten wie die Kommunikation zwischen Prozessen, Datei- und Verzeichnis-Systemen, den Datentransfer über das Netzwerk und eine Kommando-Sprache.

Daher gehören die Verfasser des IT-Duden auch Übersetzerprogramme und Utilities zu den essentiellen Bestandteilen eines Betriebssystem. Unabhängig davon, wie weit oder wie schmal man den Terminus "Betriebssystem" definiert, beinhalten die Installations-Medien für Betriebsysteme in der Regel weitere Service- und Applikations-Programme. Parallele Entwicklungen von Computer-Betriebssystemen waren und sind mit der Weiterentwicklung und Performance der vorhandenen Geräte verbunden: Beide Leitungen waren voneinander abhängig und freigeschaltet bzw. bedurften weiterer Entwicklungen auf der'anderen' Seite. 2.

Im Anschluss an die "Endkarte" wurde das Anwenderprogramm aufgerufen, das seine Eingangsdaten auch über den Card Reader (daher der Ausdruck Chargenverarbeitung, Warteschlangensysteme ) auslesen und seine Resultate mit Hilfe eines Druckers und/oder des Kartenstanzers unmittelbar ausgegeben hat. Sie verfügten nicht über ein herkömmliches Betriebssystem, wie es heute bekannt ist.

Von da an konnte man über die ersten Betriebsysteme sprechen. In der PC-Branche sind die gängigsten Betriebsysteme zur Zeit die unterschiedlichen Versionen von Windows (führend für Systeme mit GUI), BSD inklusive Apple macOS und GNU/Linux (führend für Server). Bei speziellen Applikationen (Beispiel: Industriesteuerung ) werden auch Versuchsbetriebssysteme für Forschung und Lehre verwendet.

Zusätzlich zu den herkömmlichen Ausführungen gibt es für die verteilten Anlagen besondere Betriebsysteme, die zwischen dem physischen und dem logischen bzw. den physischen Systemen unterscheiden. Ein bekanntestes Betriebssystem im Umfeld verteilter Anlagen ist Amöbe. Die Aufgabe eines Betriebsystems besteht in der Regel darin, den Hauptspeicher der Systemressourcen zu verwalten. Anlegen von neuen Abläufen ( "auf Wunsch des Betriebsystems oder auf Wunsch anderer vorhandener Prozesse") und Reservieren des von den Abläufen belegten Arbeitsspeicher.

Zusammenfassung des Maschinenkonzepts (nach Coy): Aus historischer Perspektive ist ein Endgerät aus der Perspektive eines Betriebsystems alles, was über Ein-/Ausgabekanäle ansprechbar ist. Ausrüstung oder Resourcen sind alle Bestandteile der Computerhardware, d.h. der Rechner (in Multiprozessorsystemen die Prozessoren), der physikalische Arbeitsspeicher und alle Einrichtungen wie Festplatten-, Disketten- und CD-ROM-Laufwerke, Netzwerk- und Schnittstellen-Adapter und andere.

In der Liste der Hardwarekompatibilität finden Sie alle Hardwareprodukte, die auf ihre Funktionsfähigkeit in Verbindung mit einem spezifischen Betriebssystem geprüft wurden. Die modernen Computersysteme verfügen über Timer-Module. Dabei werden die Einzelkomponenten unter dem Stichwort Computerarchitektur zusammengefasst. Das Betriebssystem übernimmt die Initiierung und die Interruptroutine.

Die Betriebssystemfunktionen zählen die Unterbrüche des ursprünglichen Timers und informieren die Anwender über den Alarmruf. Damit ist die gesamte Timerhardware vor den Programmierungen versteckt. Bei einem speichergeschützten Gerät ist der Zugang zum Timer-Modul nur über den Kern und nur über genau festgelegte Interfaces (meist Systemaufrufe bezeichnet, die über besondere Prozessorkommandos wie TRAP, BRK, INT realisierbar sind) möglich.

Es gibt kein eigenes Softwareprogramm, das das Gerät gefährdet, die Benutzung des Timers ist unkompliziert und tragbar. Genauso wie die Virtualisierung von Rechnern und Timern ist dies auch für alle anderen Geräte möglich. Manche sind zum Teil nur als reine Softwarenutzung realisiert, andere benötigen besondere Hardwaren. Durch die Platzierung eines Protokoll-Stacks auf der eigentlichen Hardwareseite (Netzwerkkarte) werden die Einzelheiten der Netzwerkzugänge ausgeblendet.

Für den Entwickler und Benutzer ist die Graphikkarte als Zubehör komplett verdeckt. Im Jahr 1961 wurde am MIT das Compatible Timesharing Systems (CTSS) für den IBM 7094 entwickelt, das erste Betriebssystem für den Mehrplatzbetrieb. Der Hardwarehersteller hat damals in der Regel das Betriebssystem geliefert, das nur auf einer gewissen Modellserie, ja nur auf einem gewissen Rechner funktionierte, so dass eine Portierung von Programmen weder zwischen unterschiedlichen Rechnern noch zwischen unterschiedlichen Rechnergenerationen möglich war.

Im Jahr 1964 stellte IBM das Betriebssystem OS/360 in unterschiedlichen Ausführungen vor (OS/360 nur für kartenbasierte Betriebssysteme, TOS/360 für Geräte mit Bandlaufwerk, DOS/360 für solche mit Festplatte). Sie war das erste Betriebssystem, das über alle Modellreihen hinweg zum Einsatz kam. Der erste PC, wie der Altair 8800 von 1975, hatte zunächst kein Betriebssystem.

Der Altair 8800 hat sein erstes Betriebssystem in Gestalt eines BASIC-Interpreters erhalten. 15] Dies war sowohl eine Programmierungsumgebung als auch die generelle Oberfläche zwischen dem Anwender und der eigentlichen Maschine (die von diesem Interpreten unmittelbar gesteuert wurde). Ein Programmierumfeld steuert die Geräte nicht mehr (meist) selbst, sondern nutzt die Interfaces des Betriebssystem.

Dadurch konnte die Programmierungsumgebung nicht mehr auf einer einzigen Hardwarestücke, sondern auf mehreren Rechnern laufen. Das Gerät besteht aus einem 8-Bit-Prozessor mit bis zu 64 KiB RAM, einer Tastatureinheit und einem Monitor- oder HF-Ausgang. Der Rechner hatte einen in einem 8 KiB-ROM Kern namens Core mit einem BIOS (Basic Input/Output System), der den Gerätebildschirm, die Tastaturen, die IEC-Schnittstelle für Floppy-Laufwerke oder Druckerschnittstelle, die Kassettenschnittstelle initialisiert und zum Teil über ein Channel-Konzept abstrahiert hat.

Die Bedienung und Programmierung des Systems erfolgte über einen 8 Kipp-ROM-BASIC, der auf den Funktionalitäten des BIOS basiert. Als gute Hardware-Abstraktion auf der Stufe des BASIC-Interpreters kann das Betriebssystem dieses Rechners betrachtet werden. Zahlreiche Anwendungen, insbesondere Games, ignorierten das BIOS und greifen unmittelbar auf die zugehörige Rechnerhardware zu.

Als dringendes Hindernis erwies sich, dass das Mac OS-Betriebssystem von Apple als überholt angesehen wurde, weshalb Apple mit der Suche nach einer Alternative begab.

Überraschenderweise hat Apple im Dezember 1996 NeXT vom Apple-Gründer Steve Jobs für 400 Millionen Dollar übernommen, zusammen mit dem Betriebssystem OPENSTEP oder dem Betriebssystem, das die Basis für die nächste neue Generation von Betriebssystemen sein sollte. OPENSTEP war die erste Umsetzung der gemeinsam mit Sun entwickelten OpenStep Spezifikationen.

Der Port zum Motorola 68000, CP/M-68k benannt, selbst kein großer wirtschaftlicher Erfolg, wurde zur Basis für TOS, dem Betriebssystem des ATI. Sie hatten auch ein integriertes BIOS zur Hardwareinitialisierung und Abstrahierung. Erleichtert wird die Verwendung durch ein Disk Operating System (DOS), das ein Konzept für abstrakte Dateien bietet.

Blocks können zu beliebigen Blöcken beliebiger Größe kombiniert werden (Allokationseinheit - kleinstmögliche vom Betriebssystem adressierbare Einheit). Bei den ersten Rechnern wurde kein Memory-Schutz implementiert, so dass die Software ohne DOS auf das BIOS und auch auf die gesamte Hard- und Software zuzugreifen vermochte. Teilweise wurde die benötigte Software nicht mitgeliefert und musste daher für jedes einzelne Programm einzeln angesteuert werden, so dass z.B. die Sound-Karte für jedes einzelne Game rekonfiguriert werden musste.

Daher ignorierten viele Anwendungen das Betriebssystem und haben z. B. das Programm in den Arbeitsspeicher geschrieben. Im Jahr 1983 hat Microsoft begonnen, eine grafische Betriebssystemerweiterung ("Grafik-Erweiterung") für MS-DOS namens Windows zu erstellen. In den frühen 1990er Jahren hat Microsoft mit der Erstellung eines solchen Betriebssystems begonnen, das zunächst als weitere OS/2-Ära ( "Windows NT 3.1", von 1987 bis 1991) konzipiert war: Windows NT 3.1 (Juli 1993).

Microsoft hat am 16. September 1995 Windows 95 für den Consumer-Markt freigegeben; es basiert auf der MS-DOS. Diese " Verbraucherbranche " wurde mit der Einführung von Windows Millennium (August/September 2000) komplettiert. Struktur von Windows NT: Eine Abstraktionsebene, die HAL (Hardware-Abstraktionsebene), auf der der eigentliche Kern basiert, wurde über die gesamte verwendete Hardwarestruktur platziert.

Systemdienstleistungen komplettierten das Gesamtkonzept; wie ihre Unix-Pendants, die Dämonen, wurden sie in Gestalt von Abläufen im Benutzermodus ablaufen. Als DOS Subsystem wurden Prozesse realisiert, die je einen vollständigen Rechner mit MS-DOS als virtueller Rechner repräsentierten; eine spezielle Windows 3.1 Variante, die Windows-on-Windows, konnte auch zur Ausführung von Win16 Programmen verwendet werden.

Auf diese Weise ermöglichte das Programm die Durchführung von Anwendungen sowohl für MS-DOS als auch für die alten Windows-Betriebssysteme, jedoch unter vollständiger Steuerung des Betriebssystem. Allerdings waren solche Anwendungen, die direkten Zugriff auf die Geräte haben, nicht enthalten. Besonders viele Partien konnten unter Windows NT nicht laufen, jedenfalls bis zur Einführung von WinG, das später in DirectX umfirmiert wurde.

Das Windows NT wurde in den Version 3.1, 3.5, 3.51 und 4.0 veröffentlicht Windows 2000 war eine weitere Entwicklung von Windows NT. Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008, Windows 7, Windows Server 2012, Windows 8 und Windows 10 basieren ebenfalls auf der Windows NT-Struktur.

Das System arbeitet als tragbares Betriebssystem auf unterschiedlichen Computerarchitekturen, wurde aber zunächst für PC mit Intel 80386-Prozessoren entwickel. Die in diesen Computern verwendeten BIOS werden nur zur Initialisierung der Hardwaresysteme und zum Start des Bootloader verwendet, da die BIOS-Routinen für Multitasking-Systeme wie Linux nicht geeignet sind. Denn gerade der Rechner wird durch das Abwarten und nicht durch geschicktes Interrupt-Handling, das sicher in der eingesetzten Technik vorhanden ist, belastend beeinflusst.

Jede dieser Prozessen hat ihren eigenen gesicherten Speicherplatz und kann nur über Systemanrufe auf die Treiber und das Betriebssystem zurückgreifen. Das hat den Nachteil, dass kein einziges Anwendungsprogramm das Gerät zum Beispiel aufgrund eines Fehlers zum Systemabsturz anregen kann. Wie sein Modell Unix bietet Linux komplette Systemabstraktion und Visualisierung für fast alle Ressourcen (z.B. virtuellen Arbeitsspeicher, Täuschung eines dedizierten Prozessors).

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Pearson: Hallbergmoos, 2011 ISBN 978-3-8689-4270-5 ältere Version: Andrew S. Tanenbaum: Modernste Betriebssystem. Dritte, überarbeitete Fassung, Pearson Studium, 2008. original englischsprachige Fassung: Modernste Betriebsysteme. 4. Jahrgang, Pearson, 2011. Hochsprung Andrew S. Tanenbaum: Modernes Betriebssystem. Pearson, 09, S. 33 Hochsprung zu: von Helmut Herold, Bruno Lurz, Jürgen Wohlrab, Matthias Hopf: Grundlagen der Informationswissenschaft.

3rd, updated edition, Pearson, 2017, S. 438. High Jumping ? Andrew S. Tanenbaum: Modern Operating Systems. Pearson, 2009, S. 34. Hochsprung Andrew S. Tanenbaum: Modernes Betriebssystem. Pearson, 2009, S. 35-36. Hochsprung Peter Mandl: Grundkurs OS. Springer, 2014, S. 2. Hochsprung Zitat nach Uwe Baumgarten, Hans-Jürgen Siegert: Betriebswirtschaft.

Überarbeitete, revised, updated and extended edition, Oldenbourg Verlag: München, Wien, 2007, p. S. 2. o. High Jumping Tanenbaum: Moderne Betriebsssysteme. Ausgabe 2009, S. 79 Hochsprung ? Anthony Ralston, Edwin D. Van Nostrand Reinhold, Ausgabe 1993, S. 1290. deutsches Originalzitat: "Moderne Systeme bieten neben dem Hardware-Ressourcenmanagement (....) auch viele Dienste wie Interprozesskommunikation, Datei- und Verzeichnissysteme, Netzwerkdatenübertragung und Steuersprache.

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