Aufgaben des Betriebssystems

Einordnung des Artikels

• Einführung in die Informatik
  • Betriebssysteme
    • Aufgaben des Betriebssystems

Übersicht

• Prozessmanagement (scheduling): Rechenzeit und Speicher müssen effektiv auf die laufenden Programme und dem Betriebssystem als Steuerprozess verteilt werden.
• Speichermanagement: Zuteilung des Hauptspeichers an laufende Programme (zusätzlich eventuell Auslagerung), Freigabe des Speicherplatzes nach Beendigung eines Programmes
• Steuerung der Hardware: Einsatz von Gerätetreibern
• Steuerung der Ein– und Ausgabe: Tastatur, Bildschirm, Laufwerke etc.
• Dateiverwaltung: Speicherung von Daten und Programmen außerhalb des Hauptspeichers in einem Dateisystem
• Bereitstellen der Benutzeroberfläche: dialogorientierte Konsole oder graphische Oberfläche
• Bereitstellen der Kommunikationsfunktionen: Anschluss an lokale Netze und Internet; Realisierung von Protokollen; Management der Kommunikationsdienste.

Prozessmanagement

Es mag vielleicht erstaunen, dass hier von Prozessmanagement und nicht von Programm-Management die Rede ist. Es ist wichtig zwischen Prozess und Programm zu unterscheiden:

Ein Programm ist eine Folge von Anweisungen, die in Form des Maschinencodes vorliegt und ausgeführt werden kann. Die Ausführung des Programmes führt zu einem zeitlichen Ablauf von Vorgängen, an denen die verschiedensten Bauteile des Computers beteiligt sind. Klar ist, dass bei jedem Maschinensprache-Befehl der Prozessor angesprochen wird. Allerdings können auch der Hauptspeicher und externe Geräte angesprochen werden (Öffnen und Beschreiben einer Datei, Ausgaben auf dem Bildschirm, Anweisungen an den Drucker und so weiter). Die Ausführung des Programmes resultiert daher in einem Prozess, an dem die Komponenten des Computers für unterschiedliche Zeiten beteiligt sind. Und diesen Prozess muss das Betriebssystem steuern.

Zu diesem Prozess-Management gehört dann auch, dass Zeiten, in denen ein Programm gerade nicht auf den Prozessor zugreift (weil etwa gerade eine Datei beschrieben wird), effektiv genutzt werden (indem andere Programme auf den Prozessor zugreifen dürfen). Solche Unterbrechungen werden als interrupts bezeichnet.

Speichermanagement

Bisher wurde immer nur gesagt, dass Programme im Hauptspeicher liegen müssen, um sie ausführen zu können. Zudem muss Speicherplatz reserviert werden für die Daten, mit denen das Programm arbeitet. Was passiert aber, wenn im Hauptspeicher kein entsprechender zusammenhängender Speicherplatz vorhanden ist oder nicht genügend Speicherplatz?

In diesen Fällen wird sogenannter virtueller Speicher gebildet, das heißt das Betriebssystem stellt dem Programm einen zusammenhängenden Bereich des Speichers zur Verfügung, obwohl dieser physikalisch nicht existiert. Dazu wird der reale Speicher abstrahiert, so dass er wie ein zusammenhängender Speicher angesprochen werden kann. Der virtuelle Speicher kann dann sogar auf der Festplatte liegen (was allerdings die Zugriffszeiten deutlich verlängert).

Aufgaben:

1. Das Betriebssystem ist auch nur ein Programm, das zur Ausführung in den Hauptspeicher geladen werden muss - eine Aufgabe, die das Betriebssystem erfüllt.

Wie kann ein Computer überhaupt anfahren?

2. Erläutern Sie die Begriffe Programm und Prozess!

Ist es richtig zu sagen:

• einem Programm wird der Prozessor zugewiesen oder
• einem Prozess wird ein Prozessor zugewiesen?