Betriebssystem? Übersicht. Ziele. Grundlagen. Das ist nur die Oberfläche... Wissen, was man unter einem Betriebssystem versteht

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1 Betriebssysteme Grundlagen Quellen: InSy Folien zum Thema Unix/Linux Wikipedia Das ist nur die Oberfläche... 1 Ziele 2 Übersicht Wissen, was man unter einem Betriebssystem versteht Was Was ist istein einbetriebssystem? Betriebssystem? Die Grundbegriffe kennen: Dateisystem, Verzeichnis, Datei, Prozess, Mehrprozess-System, MehrbenutzerSystem, virtueller Speicher Grundbegriffe Aufbau eines Betriebssystems Kommandos und Desktop Umgebung Einen Überblick über den Aufbau von Betriebssystemen haben Aufgabe und weitere Informationen Kommandoschnittstelle und Desktop-Umgebung kennen Einige wichtige Befehle der Windows Kommandoschnittstelle kennen 3 4

2 Software / Hardware (Wh) Betriebssystem Software bezeichnet alle nichtphysischen Funktionsbestandteile eines Computers bzw. eines jeden technischen Gegenstandes, der mindestens einen Mikroprozessor enthält. Dies umfasst vor allem Computerprogramme sowie die zur Verwendung mit Computerprogrammen bestimmten Daten. Hardware bezeichnet den physischen Träger, auf dem die Software existiert und funktioniert [...]. Software Anwendungssoftware Betriebssystem Hardware Prozessor Speicher Betriebssystem Software, die die Verwendung (den Betrieb) eines Computers ermöglicht. Es verwaltet Betriebsmittel wie Speicher, Ein- und Ausgabegeräte und steuert die Ausführung von Programmen. Quelle: Wikipedia 5 6 Was ist ein Betriebssystem? Sammlung von Programmen, deren Aufgabe es ist, die Systemressourcen zu verwalten und die Benutzung des Systems zu vereinfachen Gewisse Hardware-Unabhängigkeit für Benutzer und Programmierer Normalerweise in Schichten aufgebaut Schichten kommunizieren über gut definierte Schnittstellen Vorteile: Flexibilität, einfachere Programmierung Beispiel: Unix/Linux Anwendungsprogramme und Shells Bibliotheken Unix-Kern (ohne Treiber) Treiber Hardware CPU, Speicher Kommunikation Betriebsystem Verwalten der Systemressourcen Schnittstellen: - Benutzerschnittstelle - Applikationsschnittstelle 7 8

3 Zwei Hauptaufgaben Übersicht Verwalten der Systemressourcen CPU-Zeit, Speicherplatz (Hauptspeicher/Massenspeicher) Ein-/Ausgabe (I/O) (z.b. Kommunikationsschnittstellen, Video, Maus, Tastatur, Interrupt,...) Standardisierte Benutzer- und Applikationsschnittstelle Verbirgt Komplexität des Gesamtsystems Was ist ein Betriebssystem? Grundbegriffe Aufbau eines Betriebssystems Kommandos und Desktop Umgebung Aufgabe und weitere Informationen Bietet dialogfähige Benutzeroberfläche an (Kommandozeileninterpreter, grafische Benutzeroberfläche) 9 10 Mehrprozess-System Prozess Englisch Multitasking, Multiprocessing Mehrere Programme (Prozesse, Tasks) laufen quasi parallel auf einer (oder mehreren) gemeinsamen Zentraleinheit ab Kleine CPU Zeitscheiben werden nacheinander so schnell verteilt, dass der Eindruck der gleichzeitigen Abarbeitung entsteht Ablauf eines Programms Programm, das in den Speicher geladen wurde und ausgeführt wird Verschiedene Zustände (ready, running, sleep,...) Hinweis: Unter Windows heissen Prozesse Tasks Task switch Task1 Task2 Task3 Task1 Task2 Task

4 Mehrprozess-System Windows XP Taskmanager Speicherschutzmechanismen sind notwendig, damit ein Programm nicht ein anderes Programm oder sogar das ganze Betriebssystem zum Absturz bringen kann Von modernen Betriebssysteme verwendet: Präemtives Multitasking Jeder Prozess wird nach einer bestimmten Zeit zugunsten anderer Prozesse angehalten Mac OS X Aktivitätsanzeige Linux System Monitor (Gnome) 15 16

5 Mehrbenutzer-System Mehrbenutzer-System Englisch: Multiuser Mehrere Benutzer können gleichzeitig am System arbeiten Dialogfähige Benutzeroberfläche für jeden Benutzer Kommandozeileninterpreter, GUI Schutzmechanismen (Zugriffsrechte), um Systemressourcen zu kontrollieren Explizit Erlaubnis nötig für Umgang mit Dateien von anderen Benutzern oder Systemdateien Direkter Zugriff vom Benutzerprogramm auf Systemparameter nicht gestattet Systemzugang wird kontrolliert und Benutzerkonti werden durch den Systemverwalter administriert Login /Logout Mechanismus Mehrbenutzer-System Virtueller Speicher Programme können mehr Speicherplatz belegen, als physisch vorhanden ist Nur benötigte Programmteile/Daten werden in den Speicher geladen Inaktive Speicherbereiche werden automatisch in Festplattenbereich ausgelagert und bei Bedarf zurück in den Speicher geladen (Paging, Swapping) 19 20

6 Virtueller Speicher Vernetzung Werkzeuge und Protokolle für Kommunikation mit anderen Systemen TCP/IP, NFS, SSH, SFTP, Mail,... Quelle: Wikipedia 21 Abbildung: Wikipedia 22 Übersicht Aufbau eines Betriebssystems Was ist ein Betriebssystem? Grundbegriffe Aufbau eines Betriebssystems Kommandos und Desktop Umgebung Verschiedene Schichten von der Hardware über die Systemsoftware bis zu den Anwendungsprogrammen Beispiel DOS (Disk Operating System) Aufgabe und weitere Informationen 23 Abbildung: Wikipedia 24

7 Aufbau eines Betriebssystems Aufbau eines Betriebssystems Beispiel Windows NT Beispiel Unix Kernel dient zur Hardwareabstraktion Stellt der darauf aufbauenden Software eine einheitliche Schnittstelle (API) zur Verfügung, die unabhängig von der Rechnerarchitektur ist Abbildung: Wikipedia Aufgaben des Unix-Kernels Dateisystem Systeminitialisierung Ziel: Verbergen der Details der externen Speichersysteme Zuteilung von Betriebsmitteln (Festplatten-, Disketten- oder CD-ROM-Laufwerke) Prozessscheduling mittels Time-Sharing Dateinamen und Verzeichnisse erlauben den bequemen Swapping/Paging (Virtual Memory) Zugriff auf die Daten Speicherzuteilung für den laufenden Prozess Verwaltung des Sekundärspeichers (Disk) Technischer Aufbau unterschiedlich, Beispiele: Organisation der Ein- und Ausgabe NTFS (Windows XP, Vista) Steuerung des Prozessablaufs ext2, ext3 (Linux) Interprozesskommunikation und -synchronisierung HFS, HFS+ (Mac) Bereitstellung der Programmierschnittstelle (API) (Betriebssysteme unterstützen in der Regel mehrere Filesystemtypen) 27 28

8 Dateisystem Dateisystem Hierarchischer Aufbau (Verzeichnisse, Dateien) Dateien können erzeugt, gelesen, modifiziert und gelöscht werden Zugriffsrechte (Schutzmechanismen) Abbildung von I/O-Geräten ins Dateisystem (Unix) Oberste Ebenen der Verzeichnisstruktur in der Regel weitgehend vorgegeben Datei- und Verzeichnisnamen Übersicht Je nach Betriebssystem können bestimmte Zeichen in Dateinamen nicht verwendet werden Bestimmte Zeichen sollten generell vermieden werden: Doppelpunkt, Stern, Fragezeichen, Ausrufezeichen, Schrägstriche: : *?! \ / Wenn Dateien auf verschiedenen Systemen verwendet werden sollen, hält man sich am besten an diese Regel: Was ist ein Betriebssystem? Grundbegriffe Aufbau eines Betriebssystems Kommandos und Desktop Umgebung Aufgabe und weitere Informationen Nur Buchstaben, Zahlen und Unterstrich "_" verwenden, mit Buchstaben beginnen, keine Umlaute oder Akzente 31 32

9 Kommandoschnittstelle Kommandoschnittstelle Traditionelle Benutzerschnittstelle: Man kann in einer Eingabezeile Kommandos eintippen Auch als Shell bezeichnet Grundlage für Scripting Es stehen verschiedene Shells zur Verfügung Linux, Mac OS X: Bash, C-Shell Windows: DOS, PowerShell DOS Kommandos Unix Shell cd {verzeichnis} cd cd \ cls copy {von} [nach] dir mkdir {verzeichnis} Wechselt in das angeführte Verzeichnis Wechselt in das nächst höhere Verzeichnis Wechselt in das Stammverzeichnis des ausgewählten Laufwerks Leert den Bildschirm Kopiert Dateien Zeigt Dateien in Verzeichnis Erstellt ein Verzeichnis

10 Desktop Umgebung: GNOME Desktop Umgebung: Vista 37 Desktop Umgebung: Mac OS X 38 Übersicht Was ist ein Betriebssystem? Grundbegriffe Aufbau eines Betriebssystems Kommandos und Desktop Umgebung Aufgabe und weitere Informationen 39 40

11 Aufgabe Weitere Informationen Machen Sie sich mit der Windows Kommandoschnittstelle vertraut finden Sie die dazu nötigen Informationen im Internet Sie sollten zumindest Verzeichnisse anlegen und löschen, sowie Dateien ansehen, verschieben, kopieren und löschen können Zur Vertiefung: Artikel Betriebssystem (Wikipedia) mit weiterführenden Verweisen Alternativ: Unix Kommandoschnittstelle statt Windows 41 42

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