Betriebssysteme

Ein Betriebssystem ist die Software, die den Betrieb eines Computers ermöglicht. Es verwaltet Speicher, Ein- und Ausgabegeräte und steuert die Ausführung von Programmen.

Funktionen zur Hardware- und Prozesssteuerung

Hardware Ansteuerung

Alle Hardware wie z.B. der Prozessor (CPU), der Arbeits- und Datenspeicher (RAM, Festplatte), die angeschlossenen Peripheriegeräte und die Netzwerk-Schnittstellen müssen korrekt angesprochen, gesteuert und koordiniert werden. Dafür benötigt das Betriebssystem spezielle Treiber für jede Hardwarekomponente.

Prozessverwaltung

Da heutige Betriebssysteme Multitasking benutzen, bei dem mehrere Prozesse quasi gleichzeitig laufen, muss die Zeitzuteilung an die einzelnen Prozesse gesteuert werden. Jeder Prozess erhält eine gewisse Zeit in der er den Prozessor «besetzen» kann, ist seine Zeit abgelaufen ist ein anderer Prozess dran.

Kommunikation zwischen Prozessen

Da Prozesse untereinander Informationen austauschen müssen, stellt das Betriebssystem spezielle Mechanismen dafür zur Verfügung. Der Fachbegriff dafür lautet „Interprozess-Kommunikation“. Beispiel: Der Treiber der Harddisk teilt der Textverarbeitung mit, dass eine andere Applikation die Datei schon geöffnet hat, worauf dieser dem Benutzer eine Fehlermeldung anzeigt.

Hardwareverwaltung

Mehrere Prozesse können die Hardwarekomponenten nutzen, da alle Zugriffe über das Betriebssystem geregelt und Konflikte von diesem verhindert werden. Beispiel: Mehrere Prozesse wollen gleichzeitig auf die Festplatte schreiben.

Arbeitsspeicherverwaltung

Mehrere Prozesse können sich den Arbeitsspeicher ohne Konflikte teilen. Jeder Prozess hat seinen eigenen geschützten Speicherbereich zur Verfügung.

Massenspeicherverwaltung

Mithilfe des Dateisystems werden die Daten geordnet in einer Verzeichnisstruktur auf Datenträgern wie Festplatte, CD-ROM, Bändern usw. abgelegt.

I/O-Verwaltung

Für den Benutzer sehen die Lese- und Schreibvorgänge immer gleich aus – egal, ob es sich um eine Festplatte, eine CD-ROM, einen USB-Stick oder um Netzlaufwerke handelt. Das Betriebssystem stellt dafür eine einheitliche Schnittstelle zur Verfügung, obwohl in Wahrheit diese verschiedenartigen Geräte völlig unterschiedlich beschrieben und gelesen werden.

Funktionen für Anwenderprogramme und Benutzer

Application Programming Interfaces (API)

Das Betriebssystem stellt Funktionen für häufig benötigte Aufgaben zur Verfügung. Diese können über das API als Schnittstelle von allen Anwendungsprogrammen genutzt werden. Beispiele für solche Funktionen sind: Daten lesen / schreiben, drucken, neuen Prozess starten, neues Fenster öffnen, Ja / Nein-Abfragebox etc. Solche Funktionen müssen dann nicht in jedem Anwendungsprogramm neu programmiert werden. Ausserdem muss sich das Anwendungsprogramm nicht um die Verwaltung der Hardware kümmern, z.B. ob die Festplatte, Diskette oder USB-Speicher geschrieben wird oder wie die eingebaute Festplatte anzusprechen ist.

Benutzerschnittstelle

Das Betriebssystem stellt eine Benutzerschnittstelle zur Verfügung. Dies ist heute meistens eine grafische Benutzeroberfläche oder auch nur eine Kommandozeile.

Benutzerverwaltung

Das Betriebssystem regelt die Zugriffsrechte unterschiedlicher Benutzer auf Dateien und Prozesse auf dem Rechner.