Betriebssysteme

Wie ist ein Betriebssystem definiert:

Ein Betriebssystem ist die Gesamtheit der Programme eines digitalen Rechensystems, die zusammen mit den Eigenschaften der Rechenanlage die Grundlage der möglichen Betriebsarten bildet und insbesondere die AusfĂŒhrung von Programmen sowie die Vergabe von Betriebsmitteln steuert und ĂŒberwacht. Betriebssysteme sind auf die Hardware abgestimmt und stellen dem Benutzer eine Schnittstelle in Form einer mehr oder weniger aufwendigen Programmier - bzw. Kommando - Sprache zur VerfĂŒgung, derer sich der Anwender zu bedienen hat, um Dienst des Betriebssystems anzufordern. Man unterscheidet zwei wesentliche Arten von Schnittstellen:

- Die Kommando - Orientierte Shell (Bsp.: MS-DOS): Anweisungen oder Anweisungsfolgen werden zeilenorientiert dem System durch den Benutzer ĂŒbergeben.

- Die graphisch - orientierte, visuelle Shell: Vom System angezeigte und durch den Benutzer auszuwÀhlende Anweisung ermöglicht die Inanspruchnahme von Diensten des Betriebssystems.

Es gibt zwei grundsÀtzliche Arten von Betriebssystemen:

- Einzelbenutzerbetriebssystem: Vertreter: MS-DOS

- Mehrbenutzerbetriebsystem: Vertreter: UNIX

Beim Einzelnutzungsbetrieb wird der Dialog zwischen einem Benutzer und dem Computer ausgefĂŒhrt. Beim Mehrbenutzersystem wird eine Anzahl von Benutzern quasi gleichzeitig im interaktiven Betrieb durch den Computer bedient, wobei jeder Benutzer ĂŒber ein Terminal (Ein/Ausgabestation) mit dem System verbunden ist.

Was ist ein Multi - Tasking Betriebssystem:

In einem Multitasking - System können mehrere Prozesse (Task, Programm in AusfĂŒhrung) zur selben Zeit laufen. FĂŒr jedes Programm sieht es so aus, als ob es alleine auf dem Rechner liefe. TatsĂ€chlich werden die Programme hintereinander fĂŒr jeweils eine kurze Zeit bearbeitet. Das Multi - Tasking - Betriebssystem kĂŒmmert sich um die Reihenfolge und um die Rechenzeitzuteilung an die einzelnen Prozesse. Neben der Rechenzeitvergabe kĂŒmmert sich das Betriebssystem um die Vergabe der Ressourcen Hauptspeicher und PeripheriegerĂ€te. Kein Benutzerprogramm darf darauf direkt zugreifen. Statt dessen beauftragt es das Betriebssystem ĂŒber einen Systemaufruf (System call), die gewĂŒnschte Aktion ausfĂŒhren zu lassen. Gegebenenfalls verweigert das Betriebssystem die AusfĂŒhrung und meldet einen Fehler.

Betriebssystemaufrufe:

Systemaufrufe sind Aufrufe von Betriebssystemfunktionen aus einem Anwendungsprogramm; Das Sytem muss dafĂŒr eine Schnittstelle anbieten. FĂŒr dieses System hat sich die Bezeichnung API eingebĂŒrgert. Das API definiert einen Satz von Funktionen mit ihren Schnittstellen (Parameter). Die API - Definition ist hĂ€ufig auf eine Programmiersprache bezogen, z.B. C.

Das Dateisystem:

Das Dateisystem ist eine Sammlung von Daten, die auf einem Permanentspeicher gehalten wird. Das Dateisystem stellt einen Abstraktionsmechanismus dar, um Daten auf einem Speichermedium in geeigneter Form zugĂ€nglich zu machen, ohne dass der Benutzer mit den Details der Datenablage befaßt ist. Gleichzeitig bietet es einen Schutzmechanismus, der sicherstellt, dass Daten nur von Anwendern gelesen oder geĂ€ndert werden dĂŒrfen.

Wozu genau wird ein Betriebssystem benötigt:

Das Betriebssystem ist die Schnittstelle, die die Verbindung zwischen Anwender und Computer herstellt. Es hat die Aufgabe dafĂŒr zu sorgen, dass die einzusetzende Software die Hardware des Rechners benutzen kann. Um dies zu ermöglichen, ist das Betriebssystem in zwei Komponenten aufgeteilt:

Ø Hardware - abhÀngige Komponente

Diese Komponente ist zustĂ€ndig fĂŒr die angeschlossene Peripherie und enthĂ€lt hardware - abhĂ€ngige Befehle, die die Ein- und Ausgabe ermöglichen.

Ø Hardware - unabhÀngige Komponente

Hierbei handelt es sich um Befehle, die zuerst in die hardware - unabhĂ€ngige eingegeben und interpretiert werden und dann von der hardware - abhĂ€ngigen Komponente des Betriebssystems ausgefĂŒhrt werden.

Des weiteren verfĂŒgt das Betriebssystem noch ĂŒber eine Vielzahl von anderen Aufgaben:

Starten des Mikrocomputers: Das Betriebssystem ĂŒberprĂŒft, welche PeripheriegerĂ€te angeschlossen sind und zeigt Fehler an, die sich durch falsch oder nicht angeschlossene Ein - und AusgabegerĂ€te ergeben.

Verwaltung von GerÀten: Diese Aufgabe beinhaltet z.B.: das Speichern von Daten auf Diskette und die Meldung von Fehlfunktionen der AusgabegerÀte.

AusfĂŒhrung der Kommandodateien: Bei einer Kommandodatei oder auch Befehlsdatei genannt, handelt es sich um eine Datei die aus einer Reihe von Befehlen besteht. Anstatt diese Reihe von Befehlen bei Bedarf mehrfach einzugeben, braucht man nur noch die Kommandodatei aufzurufen und das Betriebssystem arbeitet dann Befehl fĂŒr Befehl aus dieser Datei ab.

Tools: Tools des Betriebssystems sind Formattierprogramme fĂŒr Disketten, Kopierprogramme fĂŒr Diskette, Virenprogramme, ...

Welche Betriebssysteme gibt es:

Zu Beginn muss gesagt werden, dass es sehr viele unterschiedliche Betriebssysteme gibt. Einige davon sind allerdings so unbekannt, dass sogar im Internet nur ein ganz kleiner Verweis von deren Existenz zeugt. Die wichtigen wie z.B.: OS/2 (http://www.os2bbs.com), Windows95 (http://www.microsoft.com) oder Linux (http://www.linux.org) besitzen eigene Webseiten.

Ich möchte die wichtigsten hier vorstellen:

Windows95:

Windows95 ist eine Weiterentwicklung zu Windows 3.11, wobei allerdings gesagt werden muss, dass es viele Verbesserungen wie beispielsweise die 32bit Architektur mit sich bringt. Außerdem ist nun nicht mehr MS - DOS das Betriebssystem, sondern Windows selbst. Eine wichtige Neuerung ist auch die Datei "Msdos.sys", die sich im Root des Startlaufwerks befindet. Seit Windows95 ist diese Datei lesbar und dadurch verĂ€nderbar. Hierdurch können Anpassungen vorgenommen werden (Bsp.: Nicht - Starten der graphischen OberflĂ€che als Standard einstellen). Allerdings wird bei Windows95 noch ein 16bit Dateisystem verwendet. Bald wird Windows98 erscheinen welches ein 32bit Dateisystem und damit noch mehr Performance mit sich bringen wird. Außerdem verschmilzt der Internet Explorer mit der OberflĂ€che. Damit sind dann auch interaktive Inhalte auf dem Desktop möglich. Windows98 befindet sich derzeit noch in der Beta Phase und liegt zur Zeit in der Version 1711 vor.

UNIX:

UNIX ist ein Mehrbenutzer- und damit auch Multitasking - fÀhiges Betriebssystem, das heute eines der am weitesten verbreiteten Betriebssysteme ist.

Aufbau: Nach außen hin stellt sich der Betriebssystemkern von UNIX als monolithischer Block dar. Dennoch beinhaltet dieser Kern eine Reihe von Komponenten, die zum Teil den genannten Anforderungen an ein Betriebssystem zuzuordnen sind. In Richtung der Anwendungs- und auch der Dienstprogramme existieren nur die Systemaufrufe. Diese Systemaufrufe leiten die Anforderungen (z.B. mehr Speicherplatz, usw.) der Programme entweder an das Datei - Subsystem oder an das Prozeß - Subsystem weiter. Das Datei - Subsystem achtet dabei auf eine ordnungsgemĂ€ĂŸe Verwaltung der Datei und eine Kontrolle der Zugriffsrechte. Das Prozeßsubsystem weist den einzelnen Programme separate Speicherbereiche zu und kontrolliert auch die Anfragen nach mehr Speicherplatz, die Programme zur Laufzeit stellen können. DarĂŒber hinaus es den Zugriff auf die CPU an die einzelnen Programme. Diese Funktion erfĂŒllt der sog. Scheduler. Außerdem erlaubt das Prozeßsubsystem auch die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen den einzelnen Programmen. Das Datei - Subsystem muss dann die Dateizugriffe den GerĂ€tetreibern weitergeben. Sowohl Prozeß- als auch das Datei - Subsystem nutzen die Schnittstellen zur Hardware, um die Anforderungen von Programmen zu befriedigen. Zusammenfassend kann man also sagen, dass man unter dem Begriff UNIX nicht nur den Betriebssystemkern, sondern auch eine ganze Reihe von mitgelieferten Dienstprogrammen versteht.

Geschichte: Die Geschichte des Betriebssystems UNIX geht bis in das Jahr 1969 zurĂŒck. Zu diesem Zeitpunkt arbeitete Ken Thompsen bei den Bell Labarotories, einer Forschungseinrichtung, die von der Fa. AT&T und der Fa. Western Electric unterhalten wurde. Ken Thompsen beteiligte sich an einem großen Programmierprojekt zur Entwicklung des Betriebssystems MULTICS, mit dem sich die Bell Laboratories in Zusammenarbeit mit der Fa. General Electric und dem Massachusetts Institute for Technology (MIT) beschĂ€ftigten. Im MĂ€rz 1969 zogen sich die Bell Laboratories von diesem Programmierprojekt zurĂŒck. Thompsen plante die Entwicklung eines eigenen Betriebssystems, das sich stark von den bisherigen Betriebssytemen unterscheiden sollte. Die dann erste, kommerziell verfĂŒgbare Version von UNIX, war UNIX Version 7. Der Betriebssystemkern enthielt ca. 10000 Zeilen Code, von denen aber noch ca. 1000 Zeilen in Assembler und damit maschinenabhĂ€ngig geschrieben waren. Die Umsetzung des Betriebssystemkerns auf die Programmiersprache C brachte dann aber eine deutliche Vereinfachung in Fragen der Portierbarkeit. Diese flexible und portable Konzeption war das Erfolgsrezept von UNIX.

LINUX:

Linux ist ein relativ junges Betriebssystem. Es entstand aus einer Idee von Linus Torvalds (Helsinki/Finnland), der Unix als perfektes Betriebssystem ansah, aber erkannte, dass Unix praktisch unerschwinglich fĂŒr den Normalverbraucher ist. Er kam auf die Idee, dass man ein Derivat entwickeln mĂŒsste, welches fĂŒr Jedermann frei verfĂŒgbar ist. Die allerersten Kernel - Teile wurden von Linus Torvalds alleine entwickelt und im September 1991 ĂŒber das Internet verbreitet. In sehr kurzer Zeit fanden weltweit Programmierer Interesse an dieser Idee und entwickelten die ersten Erweiterungen. So entstanden ein verbessertes System zur Dateiverwaltung, Treiber fĂŒr diverse Hardware, zahlreiche Zusatzprogramme und vieles mehr. Diese Komponenten wurden ebenfalls kostenlos zur VerfĂŒgung gestellt. Das Gesamtsystem wĂ€chst seitdem in rasanter Geschwindigkeit, wobei das Internet dies natĂŒrlich erst möglich macht. Ein wichtiger Faktor ist die Tatsache, dass Linux frei von Rechten ist und zu diesem Zeitpunkt bereits frei verfĂŒgbare Software vorhanden war.

GNU - Programme sind wie Linux frei kopierbar und werden zudem mit allen Quellcodes weitergegeben. Das ermöglicht es allen Anwendern, die Programme bei Problemen oder Fehlern selbst zu erweitern oder zu korrigieren. Daraus resultieren immer bessere und ausgereiftere Versionen. Der GNU - C - Compiler ist Standard in der Unix-Welt und sogar fĂŒr DOS / Windows erhĂ€ltlich. Linux selbst wird mit dem GNU - C - Compiler weiterentwickelt. Durch viele weitere Komponenten wird zusammen aus dem Linux - Kernel, zahlreichen GNU - Komponenten, der Netzwerk - Software von BSD und dem ebenfalls freien X Window System (grafische OberflĂ€che) des MIT ein komplettes System.

IRIX:

Das Betriebssystem von Silicon Graphics ist IRIX™, das auf UNIX System V Release 4 basiert. Damit ist eine weitgehende KompatibilitĂ€t zu anderen Derivaten mit diesem leistungsstarken Grundstock gegeben. Bei aller LeistungsfĂ€higkeit sind die UNIX - Befehle allerdings nicht intuitiv und verlangen vom Benutzer eine lange Einarbeitung. Um trotzdem eine intuitive Bedienung zu ermöglichen, ist in IRIX mit Indigo Magic eine Benutzerumgebung vorhanden, die die einfache Bedienung von PCs mit der StabilitĂ€t und LeistungsfĂ€higkeit von UNIX Plattformen verbinden soll, was zum Teil auch gelingt. Icons reprĂ€sentieren nicht allein Dateien und Applikationen, sondern auch PeripheriegerĂ€te wie Drucker und CD Player, andere Computer innerhalb des Netzwerkes oder sogar Mitarbeiter. Icons sind intelligent, sie wechseln ihr Aussehen, um eine StatusĂ€nderung anzuzeigen, etwa dass sich im Drucker kein Papier mehr befindet oder in CD Player eine Music CD liegt. Indigo Magic unterstĂŒtzt auch "drag & drop". So kann eine Applikation gestartet werden, indem man das entsprechende Icon oder indem man ein Icon einer Datei auf die Applikation zieht. Weiterhin können Icons, die oft benötigt werden, direkt auf dem Desktop abgelegt. Der Dateimanager bietet eine einfache, graphische Art, durch das Dateisystem zu navigieren. Verschiedene Ansichtsarten sind gegeben, unter anderem auch eine Darstellung von Bilddateien durch kleine Kontrollbilder statt einem Icon, was gerade bei großen Verzeichnissen voller Bilder sehr nĂŒtzlich ist. Bei allem Lob muss man allerdings sagen, dass diese Vorteile nur im Vergleich zu anderen UNIX - OberflĂ€chen bestehen. Wenn man hingegen einen Vergleich mit dem Explorer von Windows oder selbst dem Finder von Apples Macintosh anstellt, muss man klar feststellen, dass IRIX hier weit zurĂŒckliegt.

Begriffe:

Multi - User: Mehrere Personen können unabhÀngig voneinander (auch gleichzeitig) am gleichen Rechner arbeiten.

Multithreading: Paralleles ausfĂŒhren verschiedener Funktionen innerhalb eines Programmes.

Multiprocessing: Automatisches gleichmĂ€ĂŸiges Verteilen der Arbeit auf verschiedene CPUs.

Netzwerkfunktionen: Network Filesystem (NFS - gemeinsames Verwenden der Festplatten in einer(!) Verzeichnisstruktur), Network Information Service (NIS - Verteilen von Informationen von einem Server), X - Windows (FensteroberflÀche, die es u.a. ermöglicht, Anzeige und Programm auf unterschiedlichen Rechnern laufen zu lassen), Internet (weltweites Datennetz).

OS/2:

Die Entwicklung des Operating Systems/2 begann bereits 1984. Der Grund der Entwicklung war die EinfĂŒhrung einer neuen Rechnergeneration durch IBM. Diese neue Generation sollte mit dem Mikrokanal, einem neuen Bus - System, ausgestattet werden. 1987 kam diese Technik unter dem Namen PS/2 auf den Markt. Nach erfolglosem Anlauf von OS/2, der bedingt war durch die große Fehlerbehaftung, stieg Microsoft, nach der EinfĂŒhrung von Windows, aus der Gemeinschaftsproduktion mit IBM aus. Der Erfolg von OS/2 blieb auch weiterhin aus. Dies Ă€nderte sich mit der EinfĂŒhrung von Version 2.0, das mit preemptiven Multitasking und 32-Bit aufwarten konnte. Ein großes Problem dieser Version war aber noch die enorme Hardwarevoraussetzung, weshalb es auch nicht zum großen Durchbruch von OS/2 kam. IBM arbeitete trotzdem weiterhin an OS/2 und prĂ€sentierte im Oktober 1994 die grĂŒndlich modifizierte Version OS/2 Warp 3, die eine Reihe von Verbesserungen aufwies.

Hardwarevoraussetzungen:

4 MB RAM (besser: 8MB), 386SX (32bit Prozessor), 35MB Speicherplatz, VGA - fÀhig

ArbeitsoberflĂ€che: Die ArbeitsoberflĂ€che (Workplace Shell) erscheint nach dem Starten von OS/2. Auf ihr befinden sich verschiedene Objekte und Folder, die als Icons dargestellt werden. Die ArbeitsoberflĂ€che wird auch als Objekt bezeichnet, wobei sie stets geöffnet und als Vollbild dargestellt wird, sie kann nicht verdeckt oder zum Sinnbild verkleinert werden. Die Anzahl, Art und Anordnung der einzelnen Objektsymbole hĂ€ngt von der Installation und den anschließend ausgefĂŒhrten TĂ€tigkeiten ab.

Vergleich von MS-DOS und UNIX - Befehlen (Kommandozeile):

Aktion

MS - DOS

UNIX

Verzeichnis anzeigen

dir (Directory)

Ø ls: zeigt alle Dateien und Verzeichnisse des Verzeichnisses an.

Ø ls /u/wkz34 zeigt alle Dateien u. Verzeichnisse im Verzeichnis /u/wkz34 an.

Ø ls - al zeigt alle Dateien mit ihren Zugriffsrechten, Besitzern und Erstelldatum an.

Datei am Bildschirm anzeigen

Ø Texteditor (edit.com)

Ø More Textdatei

Ø cat vorkenn.txt zeigt die Datei vorkenn.txt auf dem Bildschirm an.

Ø more hello.cob zeigt die Datei hello.cob auf dem Bildschirm an, wobei ein BlÀttern mit den Tasten Bildauf / Bildab möglich ist.

Verzeichnis wechseln

cd (Change Directory)

cd (Change Directory)

Datei löschen

del testdatei.txt (delete)

rm testdatei.txt (remove)

Verzeichnis erstellen

md cobneu (Make Directory)

mkdir cobneu (Make Directory)

Verzeichnis löschen

Ø rd cobneu (löscht das leere Verzeichnis cobneu; remove Directory)

Ø deltree (löscht gesamten Verzeichnisbaum; delete Tree)

rmdir cobneu (löscht das leere Verzeichnis cobneu; remove Directory)

Datei kopieren

copy quelldateiname zieldateiname

cp quelldateiname zieldateiname (copy)

Dateien verschieben

move test.txt

Ø mv test.txt test.alt gibt der Datei test.txt den neuen Namen test.alt.

Ø mv test.txt /u/wkz34/. verschiebt die Datei test.txt in das Verzeichnis /u/wkm34.

Ø mv cobol.* /u/wkz34/. verschiebt alle Dateien mit dem Anfang cobol. in das Verzeichnis /u/wkz34.

Hilfetexte anzeigen

help del zeigt den Hilfetext zum Befehl del

Ø man ls zeigt den Hilfetext zum Befehl ls.

Ø man cp zeigt den Hilfetext zum Befehl cp.

Hinweis: In der Regel lÀsst sich jeder UNIX - Befehl mit der Tastenkombination <STRG>-d abbrechen.

Hinweis: Bei UNIX gibt es keinen Backslash (\) - Verzeichnisse werden durch einen normalen SchrÀgstriche getrennt (test1/test2/xtc.txt)

UNIX - AusdrĂŒcke:

Abmelden: Will der Benutzer eine Arbeitssitzung beenden, sollte er sich ĂŒber die im Programm vorgesehenen Wege abmelden. Das garantiert, dass alle Daten ordnungsgemĂ€ĂŸ gespeichert werden (auch bei Win95 vorhanden).

Account: Bezeichnung fĂŒr die Regelung der Zugangsberechtigung zu einem Netzwerk. Ein Account erhĂ€lt in der Regel den Benutzernamen und das Paßwort. Beide mĂŒssen vom Benutzer des Systems eingegeben werden.

AIX: Ein Derivat des Betriebssystems UNIX, das von IBM fĂŒr Großrechner entwickelt wurde.

Client-Server: Bezeichnung fĂŒr eine verbreitete Computer - Netzwerk Anordnung. An diesem Netzwerk können sowohl PCs als auch Workstations oder Großrechner beteiligt sein. Der Server ĂŒbernimmt dabei im Netz bestimmte Aufgaben, wie beispielsweise die Verwaltung eines Datenbanksystems, wĂ€hrend die als Client bezeichneten Rechner alle normalen Aufgaben durchfĂŒhren.

Cobol: Eine höhere Programmiersprache, die im kaufmÀnnischen Bereich eingesetzt wird.

Host: Bezeichnung fĂŒr einen Großrechner, der den mit ihm verbundenen PCs seine RechnerkapazitĂ€t zur VerfĂŒgung stellt und sie mit Daten versorgt.

Mainframe: Zentralrechner, Großrechner.

Workstation: Sehr schneller Kleincomputer.

X - Windows: Grafische BenutzeroberflÀche unter dem Betriebssystem UNIX.

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