Betriebssysteme Vorstellung

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1 Am Anfang war die Betriebssysteme Vorstellung CPU Ringvorlesung SE/W WS 08/ Monitor CPU Komponenten eines einfachen PCs Bus Holt Instruktion aus Speicher und führt ihn aus Befehlssatz Einfache Operationen (OR, AND, ADD) Lade- und Speicheroperationen Sprünge Unterprogramme Registersatz Für Berechnungen Program counter Stack pointer PSW (Program Status Word) Kernel mode: voller Zugriff auf Speicher und Register, alle Instruktionen User mode: beschränkter Zugriff auf Speicher und Register, Teilmenge der Instruktionen 3 4 Speicher Busse Menge von Speicherstellen (Adressen) die Daten halten können RAM (random access memory) ROM Festplatten CD-Roms DVDs Memory-Sticks Band Datentransfer zwischen Komponenten Verschiedene Funktionen, Geschwindigkeiten etc Cache bus Memory bus ISA (Industry Standard Architecture) bus PCI (Peripheral Component Interconnect) bus USB (Universal Serial Bus) SCSI (Small Computer System Interface) bus IDE (integrated drive electronics) bus 5 6

2 Computer Es werde Licht Strom Struktur eines größeren Pentium-Systems 7 8 Es werde Strom CPU startet und ladet Instruktionen beginnen bei Adresse 0xFFFF0 Befehl springt in den BIOS-code BIOS (Basic Input/Output System) wird gestartet Einfache tests (memory, keyboard, etc) Identifiziert boot device (Hard disk, Floppy, CD-ROM) Lädt Inhalt des ersten Sektors (Master Boot Record - MBR Zylinder 0, Kopf 0, Sektor 1) in den Speicher auf Adresse 0x7C00-0x7DFF Sprung nach 0x7C00 MBR-code findet ein aktives Filesystem, lädt entsprechenden Boot-Sektor in den Speicher und springt hin Boot-Sektor-Code lädt das 9 10 Position des Betriebssystems Position des Betriebssystems Bank-Software Compiler Buchhaltung Web-Server Office Shells copy Task manager Systemprogramme Betriebssystem Betriebssystem Maschinensprache Mikroarchitektur 11 12

3 Was ist ein Betriebssystem? Was ist ein Betriebssystem Eine erweiterte Maschine Versteckt die unangenehmen Details, die ausgeführt werden müssen Präsentiert seinem Benutzer eine virtuelle Maschine, die einfacher verwendbar ist Schichtenmodell Gewünschte Funktionalität aufbauen auf Funktionalität niedriger Ebene Programm wie jedes andere Wird kompiliert, gelinkt und exekutiert Sonderstatus Nur eine Kopie Über Service-Aufrufe aktiviert Was ist ein Betriebssystem? Ressourcenverwaltung Ein Ressourcen-Verwalter Jedes Programm bekommt die Ressource für eine Zeit Jedes Programm bekommt etwas Platz auf der Ressource Multiplexen Illusion mehrerer logischer Ressourcen bei nur einer physischen Ressource Transformation Erzeugen einer neuen logischen Ressource aus einer bestehenden Verwaltung Wer darf was verwenden und wer verwendet gerade was Multiplexen Virtuell Zeit-multiplexen Time-sharing Aufteilen einer seriell-wiederverwendbaren Ressource (serially-reusable) unter verschiedenen Benutzern Z.B. CPU oder Drucker Raum-multiplexen Platz aufteilen Teilen einer mehrfach verwendbaren Ressource unter verschiedenen Benutzern Z.B. Speicher, Platte Das Betriebssystem als Illusions- Erzeuger 17 18

4 Betriebssytemmodell Virtueller Speicher Betriebssystem bietet API zur Entfernt privilegierte Befehle Erzeugt neue Befehle (system calls) Erzeuge neue Virtuelle Computer (Prozesse) Kommuniziere mit anderen VCs Speicheranforderungen I/O Zugriffe aufs Filesystem Speicher des VC ähnlich dem - Speicher (Bytefolge) Betriebssystem teilt Speicher in Teile und gibt jedem VC einen Teil Betriebssystem erzeugt Illusion, dass jeder VC Speicher hat der bei Adresse 0 anfängt Betriebssystem erzeugt Illusion dass der VC mehr Speicher hat als physischer Speicher vorhanden ist Virtuelle Festplatte Virtuelle I/O Gespeichert wird Physisch auf Sektoren Virtuell auf Files VC sieht ein Filesystem mit benannten Files beliebiger Größe I/O im VC ganz anders als im physischen Computer Komplexe Kontroll- und Statusregister Virtuelle I/O einfach und leicht verwendbar Organisatorisches Inhalte der Vorlesung Vorlesung im 5. Semester Schriftliche Prüfungen Begleitende Konstruktonsübungen Prozesse, Prozess-Synchronisation Deadlocks Scheduling Speicherverwaltung I/O Filesysteme Virtualisierung

5 Übungen Arbeiten am Betriebssystem Implementieren von Scheduling Prozesssynchronisation Speicherverwaltung Spezielles Übungssystem Schon Wieder Ein Betriebssystem

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