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2022 | Buch

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Betriebssysteme kompakt

Grundlagen, Hardware, Speicher, Daten und Dateien, Prozesse und Kommunikation, Virtualisierung

verfasst von: Prof. Dr. Christian Baun

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : IT kompakt

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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Über dieses Buch

Speicherverwaltung, Hardwareverwaltung, Prozessadministration und Interprozesskommunikation sind zentrale Aufgaben von Betriebssystemen. Die Konzepte und Prinzipien, auf denen klassische und moderne Betriebssysteme basieren, erläutert der Autor anhand von einschlägigen Aufgabenstellungen und Lösungen. Das Werk gibt damit eine verständliche Einführung in die Architektur von Betriebssystemen und eignet sich deshalb auch für die Lehre im Bachelorstudium.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Dieses Buch will einen Überblick über das Thema Betriebssysteme und deren Komponenten schaffen, ohne dabei den Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben. Das Ziel ist es, den Leserinnen und Lesern ein grundlegendes Wissen über die Funktionsweise von Betriebssystemen und deren Komponenten zu vermitteln. Technische Vorkenntnisse sind dabei nicht erforderlich.

Christian Baun

Kapitel 2. Grundlagen der Informationstechnik

Zusammenfassung

Um die Funktionsweise von Betriebssystemen zu verstehen, ist ein grundlegendes Verständnis der Informationstechnik (IT) nötig. Bei diesen Grundlagen handelt es sich um die Möglichkeiten der Informationsdarstellung und Repräsentation von Zahlen, Größenordnungen und die Art und Weise, wie Informationen (speziell Texte) in Rechnern dargestellt werden.

Christian Baun

Kapitel 3. Grundlagen der Betriebssysteme

Zusammenfassung

Nach einer Einordnung des Themas Betriebssysteme in die Informatik behandelt dieses Kapitel grundlegende Begriffe und Unterscheidungskriterien der Betriebssysteme. Dazu gehören die unterschiedlichen Betriebsarten Stapelbetrieb und Dialogbetrieb sowie Einzel- und Mehrprogrammbetrieb. Es folgt eine Beschreibung der wichtigsten Eigenschaften von Echtzeitbetriebssystemen sowie von verteilten Betriebssystemen. Im weiteren Verlauf des Kapitels werden die unterschiedlichen Architekturkonzepte von Betriebssystemkernen gegenübergestellt und der prinzipielle Aufbau der Betriebssysteme anhand eines Schichtenmodells dargestellt.

Christian Baun

Kapitel 4. Grundlagen der Rechnerarchitektur

Zusammenfassung

Eine berechtigte Frage ist: Warum ist es sinnvoll, dass ein kompaktes Buch wie dieses zum Thema Betriebssysteme auch eine Beschreibung der Arbeitsweise des Hauptprozessors, des Speichers und der Bussysteme enthält? Immerhin gehören die Betriebssysteme und deren Werkzeuge zum Themenkomplex Software. Die Antwort auf die oben genannte Frage ergibt sich aus dem Grund der Verwendung und der Funktionalität. Betriebssysteme erleichtern den Benutzern und deren Prozessen die Nutzung der Hardware und ein Verständnis der notwendigsten Hardwarekomponenten eines Computers ist elementar, um die Arbeitsweise der Betriebssysteme zu verstehen.

Christian Baun

Kapitel 5. Speicherverwaltung

Zusammenfassung

In Abschn. 4.3 wurde bislang geklärt, dass der Speicher die Daten und auszuführenden Programme aufnimmt und im Computersystem eine Hierarchie bildet (siehe auch Abschn. 4.4 zur Speicherpyramide). Dieses Kapitel beschreibt verschiedene mögliche Konzepte der Speicheradressierung und Speicherverwaltung durch ein Betriebssystem. Konkret weist das Betriebssystem den Programmen bei der Prozesserzeugung (siehe Abschn. 8.4) und während der Prozessausführung auf deren Anforderung hin Teile des Speichers zu. Zudem gibt das Betriebssystem Teile des zugewiesenen Speichers frei, wenn diese von Prozessen nicht länger benötigt werden.

Christian Baun

Kapitel 6. Dateisysteme

Zusammenfassung

Neben der Verwaltung des Hauptspeichers und des Cache (siehe Kap. 5) gehört auch die Verwaltung des Massenspeichers (zum Beispiel Solid State Drives und Festplatten) mit Dateisystemen zu den Aufgaben der Betriebssysteme. Dateisysteme organisieren die Ablage von Dateien auf Datenspeichern. Dateisysteme verwalten die Namen und Attribute (Metadaten) der Dateien und bilden einen Namensraum, also eine Hierarchie von Verzeichnissen und Dateien.

Christian Baun

Kapitel 7. Systemaufrufe

Zusammenfassung

Wie in Abschn. 5.2.2 beschrieben, dürfen alle Prozesse außerhalb des Betriebssystemkerns ausschließlich auf ihren eigenen virtuellen Speicher zugreifen.

Christian Baun

Kapitel 8. Prozessverwaltung

Zusammenfassung

Wie in Abschn. 3.8 bereits beschrieben wurde, ist die Prozessverwaltung eine der grundlegenden Funktionalitäten eines Betriebssystems

Christian Baun

Kapitel 9. Interprozesskommunikation

Zusammenfassung

Prozesse müssen nicht nur Lese- und Schreibzugriffe auf Daten ausführen, sondern sie müssen sich auch häufig gegenseitig aufrufen, aufeinander warten und sich untereinander abstimmen. Kurz gesagt: Prozesse müssen miteinander interagieren können. Diese Funktionalität heißt Interprozesskommunikation (IPC) und das vorliegende Kapitel beschreibt die verschiedenen Möglichkeiten, wie Prozesse Informationen an andere Prozesse weiterreichen und auf gemeinsame Ressourcen zugreifen können.

Christian Baun

Kapitel 10. Virtualisierung

Zusammenfassung

Virtualisierung ist eine Herangehensweise in der Informationstechnik, die Ressourcen so in einer logischen Sicht zusammenfasst, dass ihre Auslastung optimiert werden kann. Das Schlagwort Virtualisierung umfasst mehrere grundsätzlich verschiedene Konzepte und Technologien.

Christian Baun

Backmatter

Titel: Betriebssysteme kompakt
verfasst von: Prof. Dr. Christian Baun
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-64718-9
Print ISBN: 978-3-662-64717-2
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-64718-9