Betriebssystem

Ein Betriebssystem ist Software, die die Aufgaben der Benutzer vereinfacht und die Betriebsmittel eines Computers verwaltet, so dass ein sinnvoller Rechenbetrieb gewährleistet werden kann.

Betriebssysteme bestehen in der Regel aus einem Kernel, der die Hardware des Computers verwaltet, sowie Programmen und Programmierbibliotheken zur Nutzung bzw. Programmierung des Computers.

Unterschieden werden Einbenutzer- und Mehrbenutzersysteme, Einzelprogramm- und Mehrprogrammsysteme, Stapelverarbeitungs- und Dialogsysteme. Betriebssysteme finden sich praktisch überall: als Echtzeitsysteme auf Prozessrechnern, auf normalen PCs und als Mehrprozessorsysteme auf Servern und Großrechnern.

Aufgaben von Betriebssystemen

Speicher-Verwaltung
- Zuweisung und Überwachung des Betriebsmittels Speicher (Haupt- und Hintergrundspeicher).
- Führung von Tabellen der Speicherbelegung durch Benutzerjobs bzw. Prozesse (laufende Programme).
- Bedienung von Anforderungen und Freigabe von Speicher.
Prozessor-Verwaltung
- Zuteilung des Betriebsmittels Prozessor an die zum Ablauf bereiten Prozesse. Die meisten größeren Systeme arbeiten dabei im Multiprogramming-Betrieb. Darunter verstehen wir die Bearbeitung von mehreren in kleinen Zeitabschnitten verzahnten Aufgaben. Von großer praktischer Bedeutung ist dabei der Zuteilungsalgorithmus (siehe Scheduler).
Programm-(Prozess)-Verwaltung
- Betreuung sämtlicher Prozesse (im Ablauf befindlicher Programme) im Rechnersystem.
- Erzeugung von neuen Prozessen auf Anforderung des Betriebssystems bzw. anderer existierender Prozesse,
- Entfernung von Prozessen aus dem System.
- Kommunikation und Synchronisation von Prozessen untereinander (Interprozesskommunikation)
Geräte- und Datei-Verwaltung
- Effiziente Zuweisung von I/O-Geräten und Vermittlungseinheiten (Datenkanäle, Steuereinheiten), Vermeidung von Konflikten;
- Initiierung, Überwachung der Ausführung, Terminierung von I/O-Vorgängen, Datenkonversion,
- Logische Kontrolle des File-Systems. Dabei werden vor allem Dienstleistungen der Prozess-Verwaltung in Anspruch genommen

Die meisten Betriebssysteme enthalten Dienstprogramme auch Utilities genannt. Sie ermöglichen dem Benutzer bzw. Systemverwalter die Bearbeitung allgemeiner sowie systemnaher Aufgaben. Dazu gehören Editoren, Kopierprogramme, Benutzer-Verwaltung, Datensicherung, ...

Siehe auch: Anwendungsprogramme

Betriebssystemarten

Im PC-Bereich sind derzeit die meistgenutzten Betriebsysteme die verschiedenen Varianten von Microsoft Windows (kommerziell), sowie Apple OSX und die Varianten von Linux (GNU-Lizenz, frei kopierbar). Lindows bzw. LindowsOS erlaubt die Verwendung von Linux und Windowsprogrammen.

Neben den in der Liste von Betriebssystemen erwähnten existieren noch eine ganze Reihe experimenteller Betriebssysteme, die vor allem im universitären Umfeld zu Forschungs- und Lehrzwecken eingesetzt werden.

Verwendung von Schichtenmodellen

Um das Betriebssystem eines Rechners leichter zu verstehen verwendet man gern ein Schichtenmodell. Jede der Schichten des Modells ist durch eine Menge von Operationen charakterisiert, die sie zur Verfügung stellt.

Nr.	Schicht	Objekte	Typische Operationen
5	Benutzer-oberfläche	Environment-Daten	Kommandos, Menus, etc.
4	Geräte-Verwaltung	Files, Geräte	creat,unlink,open,close, read, write, lseek
3	Speicher-Verwaltung	Segmente, Pages	Read, Write, Fetch
2	Basic-I/O	Datenblöcke, Cluster	Read, Write, Allocate, Free
1	Kern (Nucleus)	Prozesse, Semaphore	Create, Destroy, Suspend, Resume, Signal, Wait

Beispiel Schichtenmodell Win 3.11

Windows 3.11
Kommandozeileninterpreter (command.com)
DOS-Kern
BIOS+BIOS-Erweiterungen
PC-Hardware

Beispiel Schichtenmodell GNU/Linux

Graphische Oberfläche (X-Window und aufbauend GNOME, KDE, ...)
Kommandozeileninterpreter (Shell)
Kernel

Dateisystemtreiber
Gerätetreiber
Speicherverwaltung