PDF-Version - am Institut für Baustatik

5 Betriebssysteme
Im Ingenieuralltag ist der Computer Mittel zum Zweck. Eigentlich ist man an den Programmen
interessiert und will damit arbeiten. Dabei ist das Betriebssystem (engl. operating system) von
besonderer Bedeutung. Es setzt die Befehle, die beim Ablauf von Anwenderprogrammen oder
interaktiv anfallen, in Steuersignale an die Hardware um. Ein modernes Betriebssystem besteht
demnach aus zwei Teilen, dem hardwarespezifischen Teil, der genau auf den jeweiligen Rechner
abgestimmt ist und dem darauf aufbauenden hardwareunabhängigen Teil, der mit der Anwendung
kommuniziert. Anwendungen sollten keinen direkten Kontakt mit der Hardware haben. Diese
Trennung erleichtert die Übertragung von Betriebssystemen und Anwendungen auf andere
Rechnerarchitekturen wesentlich. Bei UNIX spricht man von der Kapselung der Hardware durch den
Kern (Kernel) des Betriebssystems. Darüber liegen die hardwareunabhängigen Schalen (shells) des
Betriebssystems und aller weiteren Anwendungsprogramme.
5.1 Betriebsarten
Die verschiedenen Rechner vom PC bis zum Großrechner werden unterschiedlich betrieben:
Betrebsart Eigenschaften
Einprogrammbetrieb
Single Tasking
Mehrprogrammbetrieb
Multi Tasking
Auf dem Rechner kann gleichzeitig nur ein Programm betrieben werden.
Typische Eigenschaft von MS DOS. Inzwischen veraltetes Konzept.
Der Rechner verarbeitet scheinbar gleichzeitig mehrere Programme. Die
Rechenresourcen werden den Programmen nach einer Prioritätsreihenfolge
"scheibchenweise" zugeteilt (Zeitscheibe). Die meisten Multi Tasking
Systeme haben jederzeit Kontrolle über das System (echtes oder
preemptives Multi Tasking). Windows 3.1 und Windows95 jedoch geben die
Kontrolle zeitweise an die Anwendungsprogramme ab. Es entsteht der
Eindruck eines echten Multitasking, wenn diese die Kontrolle in
Sekundenbruchteilen wieder an das Betriebssystem zurückgeben
(kooperatives Multi Tasking). Problem: bleibt ein Anwendungsprogramm
"hängen", kann das Betriebssystem keine Kontrolle über den Rechner mehr
erlangen. Man muß man den Rechner neu starten
Multithreading Gleichzeitiges Abarbeiten von Teilen ein und desselben Programmes.
Mehrbenutzerbetrieb
Multi User-Betrieb
Stapelverarbeitung
Batch-Betrieb
Interaktiver Betrieb
Dialogbetrieb
Der Rechner wird gleichzeitig von mehreren Anwendern genutzt, z.B. an
Großrechnern über Terminals oder über das Netz. Zusätzlich zum Multi
Tasking muß das Betriebssystem die Zugriffsrechte der Anwender
kontrollieren. Die Anwender arbeiten nur scheinbar gleichzeitig. Die
Rechenzeit wird ebenfalls sequentiell zugeteilt (time sharing). Wchtigster
Vertreter: UNIX.
Kann das Betriebssystem nur einen Benutzer bedienen, spricht man von
Single User Betrieb. Wird diese ausschließliche Nutzungsart von einem Multi
User System vorgespiegelt, spricht man von einer virtual machine.
Der vollständig definierte Auftrag wird dem rechner zusammenhängend
übergeben. Vom Augenblick der Übergabe kann der Anwender nicht mehr
auf den Ablauf des Auftrags einwirken. Aufwendige Berechnungen werden
vorzugsweise nachts oder am Wochenende im Batch-Betrieb durchgeführt.
Der Anwender ist direkt mit dem Rechner verbunden (mit Bildschirm und
Tastatur, auch übers Netz) und arbeitet interaktiv mit den Programmen.
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