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2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

4. Grundlagen der Rechnerarchitektur

verfasst von : Christian Baun

Erschienen in: Betriebssysteme kompakt

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Eine berechtigte Frage ist: Warum ist es sinnvoll, dass ein kompaktes Werk 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.

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Fußnoten
1
Bei der Harvard-Architektur ist der Befehlsspeicher für die Programme logisch und physisch vom Datenspeicher getrennt. Beispiele für Implementierungen dieses Architekturkonzepts sind der Mark I von 1944 sowie die 8-Bit-Mikrocontroller AVR von Atmel, die unter anderem auf den Arduino Einplatinencomputern verwendet werden.
 
2
Das Konzept des Dirty-Bit, das anzeigt ob Daten verändert wurden, gibt es auch beim virtuellen Speicher in den Seitentabellen (siehe Abschn. 5.​2.​3) und den Segmenttabellen (siehe Abschn. 5.​2.​4).
 
3
Das Basic Input/Output System (BIOS) ist die Firmware von Computersystemen mit x86-kompatiblen Prozessoren. Es wird direkt nach dessen Einschalten des Computers ausgeführt und leitet unter anderem den Start des Betriebssystems ein. Auf modernen Computern mit 64 Bit-Prozessoren wird heute in der Regel der Nachfolger des BIOS, das Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) verwendet.
 
4
Dieser Nachteil wird sich in den kommenden Jahren zunehmend abschwächen, da die Herstellungskosten von Halbleiterspeicher kontinuierlich sinken.
 
5
Da die Flash-Speicherzellen nur eine eingeschränkte Lebensdauer haben, verwenden die eingebauten Controller der Laufwerke Wear Leveling-Algorithmen, die die Schreibzugriffe auf die verfügbaren Speicherzellen gleichmäßig verteilen. Moderne Betriebssysteme enthalten zudem Dateisysteme, die speziell für Flash-Speicher ausgelegt sind, und darum Schreibzugriffe minimieren. Beispiele für solche Dateisysteme sind Journaling Flash File System (JFFS), JFFS. 2, Yet Another Flash File System (YAFFS) und LogFS. JFFS enthält einen eigenen Wear Leveling-Algorithmus. Das ist bei eingebetteten Systemen sinnvoll, wo Flash-Speicher direkt ohne einen Controller mit eigenem Wear Leveling angeschlossen ist.
 
6
Der RAID-Controller arbeitet für das Betriebssystem transparent. Er konfiguriert und verwaltet den RAID-Verbund. Das Betriebssystem sieht den RAID-Verbund als ein einzelnes großes Laufwerk.
 
Metadaten
Titel
Grundlagen der Rechnerarchitektur
verfasst von
Christian Baun
Copyright-Jahr
2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Betriebssysteme kompakt

Print ISBN: 978-3-662-61410-5

Electronic ISBN: 978-3-662-61411-2

Copyright-Jahr: 2020

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-61411-2_4