Einf ¨uhrung in UNIX - CIS

2.1 Grundbegriffe 19
Zweck dieser Scheinwelt 2 ist, den Benutzer von den Beschränkungen der harten
Welt zu befreien. Die Kosten dafür sind eine erhöhte Komplexität des Betriebssystems
und Zeit. Reichlich reale Betriebsmittel sind immer noch das
Beste.
An fast allen Aktivitäten des Computers ist der zentrale Prozessor beteiligt.
Ein Prozessor erledigt zu einem Zeitpunkt immer nur einen Auftrag.
Der Verteilung der Prozessorzeit kommt daher eine besondere Bedeutung
zu. Wenn in einem leistungsfähigen Betriebssystem wie UNIX mehrere Programme
(genauer: Prozesse) gleichzeitig Prozessorzeit verlangen, teilt das
Betriebssystem jedem nacheinander eine kurze Zeitspanne zu, die nicht immer
ausreicht, den jeweiligen Prozess zu Ende zu bringen. Ist die Zeitspanne
(im Millisekundenbereich) abgelaufen, beendet das Betriebssystem den Prozess
vorläufig und reiht ihn wieder in die Warteschlange ein. Nach Bedienung
aller anstehenden Prozesse beginnt das Betriebssystem wieder beim ersten,
so daß bei den Benutzern der Eindruck mehrerer gleichzeitig laufender Prozesse
entsteht. Dieser Vorgang läßt sich durch eine gleichmäßig rotierende
Zeitscheibe veranschaulichen, von der jeder Prozess einen Sektor bekommt.
Die Sektoren brauchen nicht gleich groß zu sein. Diese Form der Auftragsabwicklung
wird präemptives oder verdrängendes Multi-Tasking genannt
(lat. praeemere = durch Vorkaufsrecht erwerben). Das Betriebssystem hat sozusagen
ein Vorkaufsrecht auf die Prozessorzeit und verdrängt andere Prozesse
nach Erreichen eines Zeitlimits.
Einfachere Betriebssysteme (Apple System 7, MS-Windows) verwalten
zwar auch eine Warteschlange von Prozessen, vollenden aber einen Auftrag,
ehe der nächste an die Reihe kommt. Die Prozesse können sich kooperativ
zeigen und den Platz an der Sonne freiwillig räumen, um ihren Mitbewerbern
eine Chance zu geben; das Betriebssystem erzwingt dies jedoch nicht.
Versucht ein nicht-kooperativer Prozess, die größte Primzahl zu berechnen,
warten die Mitbenutzer lange. Noch einfachere Betriebssysteme (MS-DOS)
richten nicht einmal eine Warteschlange ein.
Den Algorithmus zur Verteilung der Prozessorzeit (scheduling algorithm)
kann man verfeinern. So gibt es Prozesse, die wenig Zeit beanspruchen, diese
aber sofort haben möchten (Terminaldialog), andere brauchen mehr Zeit,
aber nicht sofort (Hintergrundprozesse). Ein Prozess, das auf andere Aktionen
warten muß, zum Beispiel auf die Eingabe von Daten, sollte vorübergehend
aus der Verteilung ausscheiden. Man muß sich vor Augen halten, daß
die Prozessoren heute mit hundert Millionen Takten und mehr pro Sekunde
arbeiten. Mit einem einzelnen Bildschirmdialog langweilt sich schon ein
Prozessor für zwo fuffzich.
Das Programm, das der Prozessor gerade abarbeitet, muß sich im Arbeitsspeicher
befinden. Wenn der Prozessor mehrere Programme gleichzeitig in
Arbeit hat, sollten sie auch gleichzeitig im Arbeitsspeicher liegen, denn ein
ständiges Ein- und Auslagern vom bzw. zum Massenspeicher kostet Zeit. Nun
2 In UNIX kann ein Benutzer, den es nicht gibt (ein Dämon), ein File, das es nicht
gibt (eine Oracle-View), auf einem Drucker, den es nicht gibt (ein logischer Drucker),
ausgeben, und es kommt am Ende ein reales Blatt Papier mit Text heraus.