2 - Aufbau von Betriebssystemen/ 3 - Start eines Betriebssystems

Question 1

3 Schichten- Modell

Answer 1

Anwendungsebene: Browser, Spiele, Office-SW, Mailsysteme, Sicherheits-SW, Datenbanken

Betriebssystem:

• Anwendungsschnittstelle (API)
• Betriebssystem-Dienste: Prozessmanagement, Dateimanagement, Netzwerkmanagement
• Ressourcenmanagement: Prozessor-Ressourcen, Speicher-Ressourcen, E/A Ressourcen, Kommunikations-Ressourcen

Hardware:
Prozessoren, Speicher, Kommunikation (WLAN, LAN,..), div E/A (Grafik, Firewire, USB,…)

Question 2

Ablauf des Bootprozesses

Answer 2

• PC eingeschaltet
• Hardwareerkennung wird durchgeführt/POST (Power on Self Test)
• Fest enthaltenes Maschinenprogramm wird gestartet
• Ladeprogramm wird gestartet => lädt das Betriebssystem / weiteres Ladeprogramm (letztes dann den Treiber/Kern des BS)
• BS startet Programm zur Kommunikation zw. BS und Nutzer (Shell, Kommandointerpreter, GUI)

Question 3

Was ist BIOS

Answer 3

Basic Input Output System
- Henne-Ei-Problem

• für “Kaltstart” zuständig, auf Flash-Speichern
• Schnittstelle zwischen Hardware und Sorfware
• beinhaltet grundlegende und elementare Hilfsprogramme zur Ansteuerung der Hardwarekomponenten
• besteht aus Programmen, die beim Einschalten des Rechners ausgeführt werden
• unmittelbar nach Starten des Computers wird es geladen

Question 4

Was sind interne DOS-Befehle?

Beispiele

Answer 4

sofort geladen im Kernel

copy, del, erase, rd, dir,..
werden von MSDOS.SYS geladen

Question 5

Was sind externe DOS Befehle?

Beispiele

Answer 5

keyb, edit, move, format,..

als .com oder .exe Dateien im DOS-Verzeichnis gespeichert

Question 6

Eigenschaften Mainframe-Betriebssystem

Answer 6

• Schnelle I/O
• Große Speicherkapazitäten
• Herstellerabhängiges Betriebssystem
• Paralleles Prozessing

Question 7

Eigenschaften Server-Betriebssystem

Answer 7

• Dienste stehen vielen Benutzern (Clients) zur Verfügung
• Performante Kommunikation
• Skalierbar
• Fileserver, Mailserver, Printserver
• Betriebssysteme: Linux, Windows, Unix

Question 8

Eigenschaften Parallelrechner-Betriebssystem

Answer 8

• Gleichzeitige Rechenoperationen auf mehreren Prozessoren
• mehrere Tausend Prozessoren
• Parallele Algorithmen mit hohem Rechenbedarf
• Big Data, Wettervorhersagen

Question 9

Eigenschaften Desktop-/Laptop- Betriebssystem

Answer 9

• Leichte Bedienbarkeit
• Grafische Oberfläche
• Interaktionen
• Ursprünglich nur Einzelplatzsysteme, später um Netzwerkfunktionen erweitert
• Linux, Windows

Question 10

Eigenschaften Echtzeit-Betriebssysteme

Answer 10

Spezielle Betriebssysteme bei denen Zeit eine wichtige Rolle spielt

• Maschinen-, Fahrzeug-, Ampelsteuerung, Roboter
• VXWorks, QNX, OSE

Question 11

Eigenschaften eingebettete Betriebssysteme

Answer 11

Spezielle Betriebssysteme für spezielle Anwendungen

• Smartphone, VoIP-Telefone, Fernseher, Kaffeemaschinen, Sensoren
• Android, Windows CE

Question 12

verschiedene Verarbeitungsmodelle

Answer 12

Stapelverarbeitung
Dialogverarbeitung
Echtzeitverarbeitung

Question 13

Stapelverarbeitung

Answer 13

(batch processing)

• Aufträge in Warteschlange=>werden ausgeführt, sobald sie am Kopf sind, Prozess verfügbar sind
• Ergebnisse: in Dateien protokolliert (oder ausgedruckt)
• keine Interaktion zwischen Programm und Benutzer während der Ausführung

Question 14

Dialogverarbeitung

Answer 14

• schrittweise Auftragsabwicklung durch Kommunikation zwischen Benutzer und Rechner
• Programme werden quasi-parallel ausgeführt (multi-programming), mehrere Benutzer können diese gleichzeitig starten (multi-user)
• Benutzer können ihre Programme während der Ausführung interaktiv
  beeinflussen
• Ausführungszeiten werden Zeitscheiben zugeteilt => jedes Programm bekommt nur einen Teil der Hardware-Leistung
• Wartezeiten: werden für die Berechnung anderer Programme genutzt

Question 15

Echtzeitverarbeitung

Answer 15

Betriebsart eines Computers, bei der im Gegensatz zum Stapelbetrieb
der Verarbeitungszeitpunkt von der Aufgabe selbst bestimmt wird.
Jeder Bearbeitungsfall wird unmittelbar nach seinem Eintreten in einer
in Abhängigkeit von der Aufgabe festgelegten (kurzen) Zeit bearbeitet.

Question 16

Aufgaben eines Betriebssystems

Answer 16

• Benutzerführung
• Laden und Unterbrechung von Programmen
• Verwaltung der Prozessorzeit/internen Speicherplatzes für Anwendungen
• Verwaltung und Betrieb der angeschlossenen Geräte
• Anpassung der Benutzerwelt an die Maschinenwelt
• Organisation und Koordination des Betriebsablaufes
• Steuerung und Protokollierung des Betriebsablaufes
• Stellt Programme zur Verfügung, die nicht für jede Anwendungssoftware neu programmiert werden müssen

Question 17

6 Bestandteile DOS

Answer 17

• IO.SYS
• MSDOS.SYS
• CONFIG.SYS
• COMMAND.COM
• AUTOEXEX.BAT
• Command Prompt
• Externe DOS-Befehle (kleine Programme)

Question 18

Aufgaben BIOS beim Systemstart

Answer 18

• POST: Power on Self-Test (Selbsttest beim Hochfahren, ob Komponenten betriebsfähig sind)
• Prüfung der Laufwerke auf start fähige Medien (Reihenfolge festgelegt: meist als erstes Festplatte C:)
• lädt das Programm das im ersten Sektor gespeichert ist (MBR: Master Boot Record) in den Speicher
  -MBR enthält vom Rechner lesbare Anweisungen zum Booten (Bootloader) und Partitationstabelle
• Passwortaufforderung, falls konfiguriert, Startbildschirm darstellen
• Möglichkeit ein BIOS-Setup aufzurufen, über welches sich
  fundamentale Hardware-Einstellungen einsehen, modifizieren
  und speichern lassen
• Aufrufen von BIOS-Erweiterungen einzelner Subsysteme, die
  entweder auf Steckkarten untergebracht sind oder direkt auf
  dem Mainboard integriert sind, z. B. eines Grafik- oder
  Netzwerkchips
• eigentliche Betriebssystem geladen

Question 19

Funktionsbereich Betriebssystemen

Answer 19

Prozessverwaltung:

• laden, starten, verwalten und beenden von Prozessen, Kommunikation zwischen diesen
• Aufträge im Hintergrund
• parallele Prozesse

Speicherverwaltung
- Prozesse brauchen ausreichend Hauptspeicher, sich nicht gegenseitig stören, vllt Speicher teilen

Eingabe und Ausgabe, Dateiverwaltung (Ein und Ausgabegeräte, Zugriff Festplatte,…)

Netzwerkkommunikation (Zugriff Internet, andere Rechner oder Server, entfernte Ressourcen wie Dateien, Drucker)

Steuerung von Peripheriegeräten

Sicherheit

Question 20

Betriebssystem- Schichtenmodell

kernel

Answer 20

Betriebssystemkern (kernel): unterstützt die Anwendungs und systemprozesse, ist die ganze Zeit aktiv

Question 21

Kommandointerpreter

Answer 21

• versteht Befehle vom Menschen und führt diese aus
• Teil des Betriebssystems
• analysiert Eingaben und gibt entsprechende Aufrufe als Systemaufrufe
  an das Betriebssystem weiter. Dieses wiederum wandelt die Aufrufe in
  Maschinenbefehle der aktuellen Hardware um und gibt diese Befehle an
  die entsprechenden Prozessoren weiter
• Mehrere Einzelbefehle = zusammenfassen als Batch-Dateien oder
  Skripten