Ein Betriebssystem fungiert als Vermittler zwischen dem Benutzer eines Computers und der Computerhardware. Der Zweck eines Betriebssystems ist es, eine Umgebung bereitzustellen, in der ein Benutzer Programme auf bequeme und effiziente Weise ausführen kann.
Ein Betriebssystem ist eine Software, die die Computerhardware verwaltet. Die Hardware muss geeignete Mechanismen bereitstellen, um den korrekten Betrieb des Computersystems zu gewährleisten und zu verhindern, dass Benutzerprogramme den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems stören.
Betriebssystem – Definition:
- Ein Betriebssystem ist ein Programm, das die Ausführung von Anwendungsprogrammen steuert und als Schnittstelle zwischen dem Benutzer eines Computers und der Computerhardware fungiert.
- Eine gebräuchlichere Definition besagt, dass das Betriebssystem das eine Programm ist, das jederzeit auf dem Computer läuft (gewöhnlich als Kernel bezeichnet), während alle anderen Programme Anwendungsprogramme sind.
- Ein Betriebssystem befasst sich mit der Zuweisung von Ressourcen und Diensten, wie Speicher, Prozessoren, Geräten und Informationen. Das Betriebssystem umfasst dementsprechend Programme zur Verwaltung dieser Ressourcen, wie z.B. einen Traffic-Controller, einen Scheduler, ein Speicherverwaltungsmodul, E/A-Programme und ein Dateisystem.
Funktionen des Betriebssystems – Das Betriebssystem erfüllt drei Funktionen:
- Bequemlichkeit: Ein Betriebssystem macht die Benutzung eines Computers bequemer.
- Effizienz: Ein Betriebssystem ermöglicht es, die Ressourcen des Computersystems auf effiziente Weise zu nutzen.
- Entwicklungsfähigkeit: Ein Betriebssystem sollte so konstruiert sein, dass es die effektive Entwicklung, das Testen und die Einführung neuer Systemfunktionen zur gleichen Zeit ermöglicht, ohne den Betrieb zu beeinträchtigen.
Betriebssystem als Benutzerschnittstelle –
- Benutzer
- System- und Anwendungsprogramme
- Betriebssystem
- Hardware
Jeder Allzweckcomputer besteht aus der Hardware, dem Betriebssystem, den Systemprogrammen und den Anwendungsprogrammen. Die Hardware besteht aus Speicher, CPU, ALU und E/A-Geräten, Peripheriegeräten und Speichergeräten. Das Systemprogramm besteht aus Compilern, Ladeprogrammen, Editoren, Betriebssystemen usw. Das Anwendungsprogramm besteht aus Geschäfts- und Datenbankprogrammen.
Abbildung 1: Konzeptionelles Bild eines Computersystems
Jeder Computer muss ein Betriebssystem haben, um andere Programme auszuführen. Das Betriebssystem koordiniert die Nutzung der Hardware durch die verschiedenen Systemprogramme und Anwendungsprogramme für die verschiedenen Benutzer. Es stellt einfach eine Umgebung zur Verfügung, in der andere Programme nützliche Arbeit leisten können.
Das Betriebssystem ist ein Satz spezieller Programme, die auf einem Computersystem laufen, damit es richtig funktioniert. Es führt grundlegende Aufgaben aus, wie z.B. das Erkennen von Eingaben über die Tastatur, das Verfolgen von Dateien und Verzeichnissen auf der Festplatte, das Senden von Ausgaben an den Bildschirm und das Steuern von Peripheriegeräten.
Das Betriebssystem dient zwei grundlegenden Zwecken:
- Es steuert die Zuweisung und Nutzung der Ressourcen des Computersystems durch die verschiedenen Benutzer und Aufgaben.
- Es stellt eine Schnittstelle zwischen der Computerhardware und dem Programmierer zur Verfügung, die die Codierung, Erstellung und Fehlersuche von Anwendungsprogrammen vereinfacht und ermöglicht.
Das Betriebssystem muss die folgenden Aufgaben unterstützen. Die Aufgaben sind:
- Bietet die Möglichkeit, Programme und Datendateien mit Hilfe eines Editors zu erstellen und zu verändern.
- Zugang zum Compiler für die Übersetzung des Anwenderprogramms von Hochsprache in Maschinensprache.
- Bereitstellung eines Ladeprogramms, um den kompilierten Programmcode zur Ausführung in den Speicher des Computers zu verschieben.
- Bereitstellung von Routinen, die die Details der E/A-Programmierung behandeln.
E/A-Systemverwaltung –
Das Modul, das den Status der Geräte verfolgt, wird E/A-Verkehrssteuerung genannt. Jedes E/A-Gerät hat einen Gerätehandler, der sich in einem separaten Prozess befindet, der mit diesem Gerät verbunden ist.
Das E/A-Subsystem besteht aus
- einer Speicherverwaltungskomponente, die Pufferung, Zwischenspeicherung und Spooling umfasst.
- einer allgemeinen Gerätetreiberschnittstelle.
Treiber für spezifische Hardwaregeräte.
Assembler –
Die Eingabe in einen Assembler ist ein Assemblersprachprogramm. Die Ausgabe ist ein Objektprogramm plus Informationen, die es dem Lader ermöglichen, das Objektprogramm für die Ausführung vorzubereiten. Früher hatte der Computerprogrammierer eine einfache Maschine zur Verfügung, die über die Hardware bestimmte grundlegende Anweisungen interpretierte. Er programmierte diesen Computer, indem er eine Reihe von Einsen und Nullen (Maschinensprache) schrieb und sie in den Speicher der Maschine einfügte.
Compiler –
Die Hochsprachen – Beispiele sind FORTRAN, COBOL, ALGOL und PL/I – werden von Compilern und Interpretern verarbeitet. Ein Compiler ist ein Programm, das ein Quellprogramm in einer „Hochsprache“ annimmt und ein entsprechendes Objektprogramm erzeugt. Ein Interpreter ist ein Programm, das ein Quellprogramm so ausführt, als ob es sich um Maschinensprache handeln würde. Der gleiche Name (FORTRAN, COBOL usw.) wird oft verwendet, um sowohl einen Compiler als auch die zugehörige Sprache zu bezeichnen.
Loader –
Ein Loader ist eine Routine, die ein Objektprogramm lädt und für die Ausführung vorbereitet. Es gibt verschiedene Ladeschemata: absolut, relocating und direct-linking. Im Allgemeinen muss der Lader das Objektprogramm laden, verlagern und verknüpfen. Der Lader ist ein Programm, das Programme im Speicher ablegt und für die Ausführung vorbereitet. In einem einfachen Ladeschema gibt der Assembler die Maschinensprachübersetzung eines Programms auf einem sekundären Gerät aus und ein Lader platziert sie im Kern. Der Lader legt die Maschinensprachversion des Benutzerprogramms im Speicher ab und überträgt die Kontrolle an sie. Da das Ladeprogramm viel kleiner ist als der Assembler, steht dem Benutzerprogramm mehr Kernspeicher zur Verfügung.
Geschichte des Betriebssystems –
Das Betriebssystem hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt. Die folgende Tabelle zeigt die Geschichte des Betriebssystems.
| Generation | Jahr | Verwendetes elektronisches Gerät | Typen von OS-Geräten |
|---|---|---|---|
| Erstmals | 1945-55 | Vakuumröhren | Steckplatten |
| Zweite | 1955-65 | Transistoren | Batch-Systeme |
| Dritte | 1965-80 | Integrierte Schaltungen (IC) | Multiprogrammierung |
| Viertens | Seit 1980 | Großintegration | PC |
Arten von Betriebssystemen –
- Batch-Betriebssystem- Aneinanderreihung von Aufträgen in einem Programm auf einem Computer ohne manuelle Eingriffe.
- Time-Sharing-Betriebssystem- ermöglicht vielen Benutzern die gemeinsame Nutzung der Computerressourcen.(Maximale Ausnutzung der Ressourcen).
- Verteiltes Betriebssystem- Verwaltet eine Gruppe von verschiedenen Computern und lässt sie als einen einzigen Computer erscheinen.
- Netzwerk-Betriebssystem- Computer, die unter verschiedenen Betriebssystemen laufen, können an einem gemeinsamen Netzwerk teilnehmen (Es wird für Sicherheitszwecke verwendet).
- Echtzeit-Betriebssystem- Bedeutet, dass Anwendungen die Fristen festlegen.
Beispiele für Betriebssysteme sind –
- Windows (GUI-basiert, PC)
- GNU/Linux (Personal, Workstations, ISP, Datei- und Druckserver, dreistufiger Client/Server)
- macOS (Macintosh), verwendet für Apples Personal Computer und Workstations (MacBook, iMac).
- Android (Betriebssystem von Google für Smartphones/Tablets/Smartwatches)
- iOS (Betriebssystem von Apple für iPhone, iPad und iPod Touch)