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Grundlagen, Prinzipien und Aufgaben eines Betriebssystems
IT-ZERTIFIKAT DER PHIL.-FAK.: ADVANCED IT BASICS
Was ist ein Betriebssystem?
SoftwareAnwendungsprogramme
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
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