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Über dieses Buch

Memory management, hardware management, process administration and interprocess communication are central areas of operating systems. The concepts and principles on which classical and modern operating systems are based are explained by the author using relevant tasks and solutions. The work thus provides a comprehensible introduction to the architecture of operating systems and is therefore also suitable for teaching in the bachelor's program.
Uniquely, the book presents all content bilingually: in two columns, the German and English texts appear side by side, so that readers can improve their language skills and vocabulary at the same time.

Speicherverwaltung, Hardwareverwaltung, Prozessadministration und Interprozesskommunikation sind zentrale Bereiche 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. Memory management, hardware management, process administration and interprocess communication are central areas of operating systems. The concepts and principles on which classical and modern operating systems are based are explained by the author using relevant tasks and solutions. The work thus provides a comprehensible introduction to the architecture of operating systems and is therefore also suitable for teaching in the bachelor's program.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Introduction / 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. Fundamentals of Computer Science / 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. Fundamentals of Operating Systems / 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. Fundamentals of Computer Architecture / Grundlagen der Rechnerarchitektur

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 derenWerkzeuge zum Themenkomplex Software. Die Antwort auf die oben genannte Frage ergibt sich aus dem Grund der Verwendung von Betriebssystemen. 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. Memory Management / Speicherverwaltung

Zusammenfassung
In Abschnitt 4.3 wurde bislang geklärt, dass der Speicher die Daten und auszuführenden Programme aufnimmt und im Computersystem eine Hierarchie bildet (siehe auch Abschnitt 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 Abschnitt 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. File Systems / Dateisysteme

Zusammenfassung
Neben der Verwaltung des Hauptspeichers und des Cache (siehe Kapitel 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. Dateien sind Folgen von Bytes, die inhaltlich zusammengehörende Daten repräsentieren. Dateisysteme verwalten die Namen und Attribute (Metadaten) der Dateien und bilden einen Namensraum, also eine Hierarchie von Verzeichnissen und Dateien.
Christian Baun

Kapitel 7. System Calls / Systemaufrufe

Zusammenfassung
Wie in Abschnitt 5.2.2 beschrieben, dürfen alle Prozesse außerhalb des Betriebssystemkerns ausschließlich auf ihren eigenen virtuellen Speicher zugreifen. Will ein Prozess im Benutzermodus eine höher privilegierte Aufgabe wie zum Beispiel einen Hardwarezugriff durchführen, einen Prozess oder eine Datei erzeugen oder verwalten, muss er dies dem Betriebssystemkern durch einen Systemaufruf (englisch: System Call) mitteilen.
Christian Baun

Kapitel 8. Process Management / Prozessverwaltung

Zusammenfassung
Wie in Abschnitt 3.8 bereits beschrieben wurde, ist die Prozessverwaltung eine der grundlegenden Funktionalitäten eines Betriebssystems.
Christian Baun

Kapitel 9. Interprocess Communication / 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. Virtualization / 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

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