Einführung in die elektronische Datenverarbeitung. Betriebsarten

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1 Betriebsarten Einprogrammbetrieb Ein Programm belegt den Rechner komplett lokale Verarbeitung, also Ein- und Ausgabe in der Nähe der Zentraleinheit Zentraleinheit meist nicht ausgelastet, da Ein- und Ausgabezeiten einen sehr hohen Anteil an der Gesamtprozeßdauer haben. Mehrprogrammbetrieb mehrere Programme laufen gleichzeitig die Rechnerkapazität wird nach Zeitscheiben aufgeteilt Multitaskingbetrieb Mehrere Tasks (Teilprogramme) laufen parallel; die Tasks werden nur einmal in den Speicher geladen und für jeden Prozeß werden eigene Programmzeiger verwaltet. kooperatives Multitasking (Windows 3.x) preemtives Multitasking (Windows NT, OS/2) Schutz der task- (programm-)bezogenen Speicherbereiche (Protected Mode) Task-Manager (Scheduler, Dispatcher) als wichtiger Teil des Betriebssystems verwaltet die einzelnen Tasks 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.1 -

2 Betriebsarten (cont.) Einbenutzerbetrieb (Single-User-Betrieb) Nur ein Benutzer kann zu einer Zeit auf dem System arbeiten Der Benutzer hat vollen Zugriff auf alle Systemressourcen Mehrbenutzerbetrieb (Multi-User-Betrieb) Mehrere Benutzer werden gleichzeitig bedient; dies setzt einen Mehrprogrammbetrieb voraus. Verteilung der Systemleistung nach: - Zeitscheiben; Time-Sharing-Betrieb - Priorität; moderne Betriebssysteme verwalten die Prioritäten auch dynamisch Schutz benutzerbezogener Daten und Programme 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.2 -

3 Betriebsarten (cont.) Virtueller Rechner (VM Virtual Machine) Für jeden Benutzer erscheint das System wie ein kompletter Rechner Spoolbetrieb (Spool simultaneous peripheral operations online) Ein- und vor allem Ausgabeaufträge werden in einer Wartschlage zwischengespeichert und der Reihe nach abgearbeitet Stapelverarbeitung interaktiver Verarbeitung Vollständige Definition einer Aufgabe (Job), bevor die Abarbeitung beginnt. Mehrere Aufträge werden nacheinander abgearbeitet. keine Interaktion während der Abarbeitung Warteschlangen nach komplexen Kriterien organisiert (Jobklassen, geschätzte Rechenzeit, Ausgabemenge, Benutzung von Spezialgeräten) Maschinenkapazität kann sehr gut ausgenutzt werden 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.3 -

4 Betriebsarten (cont.) Interaktive Verarbeitung Auftrag wird in Form von einzelnen Teilaufträgen abgearbeitet. fortlaufende Kommunikation zwischen Auftraggeber und System 1. Dialogverarbeitung der Mensch als Auftraggeber gibt die Teilaufgaben vor und kommuniziert mit dem System Teilnehmerbetrieb Mehrere Benutzer benutzen unabhängig voneinander mehrere Programme (üblicher Betrieb an den Multi-User-fähigen Rechnern in unserem Bereich) Teilhaberbetrieb (Transaktionsbetrieb) Mehrere Benutzer werden von einem Programm bedient (gleichartige, bekannte Vorgänge an vielen Datenstationen; z.b. Kassen, Bankschalter, Auskunftsysteme etc.) 2. Prozeßverarbeitung (Echtzeitsysteme, Real-time) ein technischer Prozeß kommuniziert mit der Rechnereinheit um steuernde oder regelnde Aktionen oder Wertaufzeichnungen anzustoßen (Kraftwerke, Ampelanlagen, Transportsysteme etc.) 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.4 -

5 Betriebsarten Übersicht Betriebsart Stapelverarbeitung Interaktive Verarbeitung Dialogverarbeitung Prozeßverarbeitung Teilnehmerbetrieb Teilhaberbetrieb Auftraggeber Mensch Mensch Mensch technisch-physikalischer Prozeß eigenes Programm möglich Ja Ja Nein Nein sinnvolle Beeinflussung durch den Auftraggeber möglich typische Antwortzeit des systems Nein Ja Ja Ja s 0,1-10s 0,1-10s 0,001-1s Hauptziel Bestmögliche Auslastung der EDVA hohes Funktionsangebot für EDV- Fachkräfte, bzw. individuelles Arbeiten einfacher, sofortiger Endbenutzerservice bei definiertem Funktionsangebot Überwachung und Lenkung von Prozessen 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.5 -

6 Anordnungen Einzelplatzsystem Alle Komponenten lokal angeordnet Mehrplatzsystem Alle Komponenten lokal angeordnet, aber mehrere Bildschirme (Zugänge) am System Datenfernverarbeitung / Netzwerkkonfigurationen Zentraleinheit oder andere Komponenten sind über Verbindungsleitungen angeschlossen Dezentrale Verteilung der Ressourcen Mehrprozessoranlagen Mehrere Prozessoren arbeiten im Verbund, der Benutzer weiß u.u. nicht, an welchem System er arbeitet 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.6 -

7 Betriebssysteme Bestandteile Steuerprogramme Auftragsverwaltung Speicherverwaltung Dienstprogramme Kopierprogramme (COPY/EXPLORER/FINDER) Diagnoseprogramme (SCANDISK/MSINFO/CHKDSK) Binder und Lader (LINK, bzw. im COMMAND/KERNEL) Sortierprogramme (SORT) Compiler, Interpreter (Meist nicht mehr Bestandteil) Dienstfunktionen API (Application programming interface) als Schnittstelle zu den Systemkomponenten für z.b.: Dialog zum Drucken, Dateimanipulation, Fenstermanipulation, Netzzugriffen Netzdienste Verbindungsauf- und abbau Kommunikationssteuerung Aufgaben Einrichtungen zur Verfügung stellen Fehlererkennung, Fehlerbehandlung Ressourcenverwaltung Benutzungsvereinfachung (GUI Graphical User Interface) Start des Computers, kontrolliertes Betriebsende Benutzerverwaltung Erzeugung von Maschinencode Dateimanagement 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.7 -

8 Organisationsprinzip eines Betriebssystems Stufe Name Objekte Beispieloperationen 13 Schale Programmierumgebung des Benutzers 12 Benutzerprozesse Benutzerprozesse Fensterumgebung Anweisungen in der Schalensprache Word verlasse, brich ab, setze aus, nimm auf 11 Verzeichnisse Verzeichnisse MD,CD erstelle, lösche, hänge an, hänge ab, suche, liste auf 10 Geräte Externe Geräte wie Drucker, Bildschirme und Tastaturen PRINT, LPT1 erstelle, lösche, öffne, schließe, lies, schreibe 9 Dateisysteme Dateien COPY erstelle, lösche, öffne, schließe, lies, schreibe 8 Kommunikation Pipes DDE erstelle, lösche, öffne, schließe, lies, schreibe 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.8 -

9 7 virtueller Speicher 6 lokaler Sekundärspeicher 5 einfache Prozesse 4 Unterbrechungen Organisationsprinzip eines Betriebssystems (cont.) Speicherabschnitte Datenblöcke, Gerätekanäle einfache Prozesse, Semaphore, Ready List Störroutinen Realer HS-Virt. HS lies, schreibe, hole Buffer lies, schreibe, lege an, gib frei Belege Drucker warte, schalte, setze aus, nimm auf "Tastatur" ziehe heran, maskiere, demaskiere, wiederhole 3 Prozeduren Prozedurteile, Aufrufstapel, Anzeige 2 Befehlssatz Auswertungsstapel, Mikroprogramm-Interpreter, skalare Daten, Felddaten 1 elektronische Schaltkreise Register, Gatter, Busse etc. Zeige Zeichen, BIOS markiere Stapel, rufe auf, kehre zurück Zentraleinheit lade, speichere, verzweige, addiere, subtrahiere Chips leere, übertrage, aktiviere, komplementiere 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite 9.9 -

10 Betriebssysteme für Mikrocomputer 1972 CP/M Control Programm for Microcomputers 8 Bit 1981 DOS Disk Operating System 16 Bit 1987 OS/2 Operating System 2 32 Bit WINDOWS WINDOWS 95/98/NT einige weitere Betriebssysteme UNIX MVS-XA MAC OS 8.5 BEOS LINUX in den verschiedensten Versionen weitgehend geschrieben in C, daher als portabel bezeichnet Betriebssystem für IBM-Großrechner Betriebssystem für Apple-Rechner Betriebssystem für Intel- /Alpha-Rechner freies, kostenloses UNIX-Betriebssystem 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

11 DOS Geschichte Einführung Version Neuerung Zweiseitige Disketten Festplatte, Dateisystem, Gerätetreiber Disketten mit 1,2 MB "-Laufwerke Festplattenpartitionen, Zeichensätze GB-Festplatten, EMS-Treiber, DOS-Shell Task-Switching, Editor umfangreiche Utilitysammlung,??? neuer Festplattenkomprimierer praktisch Entwicklungsende durch Einführung von WIN- DOWS 95, das DOS- Anwendungen zwar noch unterstützt, aber nicht mehr auf DOS als eigenständiges produkt aufsetzt. 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

12 Eigenschaften und Grenzen von DOS Einbenutzerbetriebssystem Einprogrammbetriebssystem hierarchisches Dateisystem sehr kleine Auswahl von Dienstprogrammen keine grafische Benutzeroberfläche - Zusatz Windows von Microsoft - (Zusatz GEOWORKS/GEM etc.) stark eingeschränkter Arbeitsspeicher (640k) - EMS-Erweiterung - XMS-Erweiterung - HMA-Zusatztreiber - UMB-Erweiterungen nicht reentrantfähig 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

13 WINDOWS Windows 3.1, 3.11 und Windows für Workgroups: Übergangslösungen, die zwingend DOS voraussetzen. Die graphische Oberfläche ist lediglich ein Aufsatz. Schwer zu konfigurieren, instabil aber graphisch. WINDOWS 95/98/NT Windows ist heute (Version 95/NT 4.0) kein Aufsatz auf DOS mehr, es basiert natürlich in wesentlichen Teilen noch auf DOS und unterstützt dieses auch, ist aber als eigenständiges Betriebssystem zu bezeichnen. Es bietet gegenüber DOS viele Erweiterungen: grafische Oberfläche --> einheitliches Aussehen aller Programme ( look and feel ) (eingeschränkte) Multitaskingmöglichkeiten Neue Dienstprogramme (z.b. scandisk, Systemdienste, Netzdienste, Komprimierdienste) Multimediakomponenten ins System integriert Workgroup-Zusätze DDE (Dynamic Data Exchange) und OLE (Object Linking and Embedding) Drag and Drop True-Type- und Druckerkonzept Plug and Play : automatische Erkennung und integration neuer Hardwarekomponeneten Desktop und Objektbezug als neues Paradigma der Bedienung 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

14 OS/2 Geschichte Bit-Betriebssystem, grafische Oberfläche, Multitaskingfähig (Threads), Protected Mode, DLL, Interprozeßkommunikation, REXX-Kommandosprache Zusätze: LAN-Server Communcations-Manager Database-Manager Bit-Betriebssystem, Workplace-Shell, Windows, DOS und OS2-Programme multitaskingfähig ablaufbar, sehr ausgefeilte Speicherverwaltung, sehr betriebssicher 1994 Version 3.0 (WARP 3) 1997 praktisch Ende der Entwicklung 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

15 Wesentliche Unterschiede DOS und WINDOWS 95/NT - virtuelle Speicherverwaltung -> keine Engpäße mehr - Multitasking -> mehrere Programme gleichzeitig - Graphische Oberfläche (Desktop als Modell der objektorientierte Oberfläche) - drag and drop als Bedienkonzept - System stellt allen Anwendungen alle Schnittstellen (z.b. Netz), Geräte (z.b. Drucker), Schriften etc. einheitlich zur Verfügung. - Anwendungsprogrammschnittstellen, API = Application Programming Interface --> Programme sehen sehr ähnlich aus: look and feel - weitgehende Prozeß-Abgrenzung -> Stabilität höher - Interprozeß-Kommunikation -> Zwischenablage, OLE (Objekteinbettung) möglich - Kommunikation (insbesondere die TCP/IP-Protokollschicht mit ihren Diensten) und Multimedia als Systemkomponenten für alle Anwendungen integriert. - Multimediaunterstützung durch das System - Plug and play -> automatisches Erkennen neuer Hardware und automatische Installation - Unterstützung unterschiedlicher Dateisysteme (HPFS - High Performance File System, FAT32, Komprimierung, Rechtevergabe) 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

16 UNIX Geschichte Einführung Version Neuerung 1969 Betriebssystem für Dialogbetrieb mehrerer Benutzer: Ziele: einfach, transparent, maschinenunabhängig 1971 Übertragung auf die Sprache C 1974 Version Version 7 Ausgangspunkt für viele Eigenentwicklungen 1981 System III 1983 System V Optimierung, Normung 1984 Beginn zur Entwicklung der grafischen Oberfläche Beginn der Entwicklung von MOTIF (OSF) OSF 1 Linux Standardisierungsversuch "PD"-Version 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

17 Wesentliche Eigenschaften von UNIX - Mehrbenutzerbetrieb (Time-Sharing) - multi-tasking-fähig - verfügbar auf sehr vielen Rechnersystemen - sehr umfangreiche Utilitysammlung - integrierte Kommunikationswerkzeuge - netzwerkfähig - dialogorientiert, aber: graphische Oberflächen verfügbar (z.b. Motif), diese sind austauschbar, arbeiten serverbasiert (X-Windows) und können netzweit eingesetzt werden. - geräteunabhängiges, hierarchisches Dateikonzept - Fließbandtechnik - "portierbar", anpassungsfähig - austauschbare Shell - Dialog-Manager (objektorientiertes Architekturkonzept) - Konzepte für verteilte Anwendungen - ausreichend zuverlässig 1DVS Weihenstephan / Jan. 99 Seite

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