PC-Betriebssysteme

 

3.4. Klassifizierung nach Anzahl der verwalteten Prozessoren

Ein-Prozessor-BS
- fast alle Rechner der John-von-Neumann-Architektur basieren auf diesem Prinzip

Mehr-Prozessor-BS

4. Architektur eines PCs und Position des Betriebssystems

einfachste logische Strukturierung eines PCs ist die Einteilung in Schalen / Schichten

Hardware

die unterste Schale beinhaltet alle Hardwareabhängigen Teile des Betriebssystems

diese Schicht setzt direkt auf die Rechner-Hardware auf

sie wandelt reale Betriebsmittel in "virtuelle Betriebsmittel" um

auf den meisten Systemen wird diese Schicht als "BIOS" (Basic Input Output System) bezeichnet

alle folgenden Schichten können (/ sollten)  dadurch Hardwareunabhängig arbeiten
→ dadurch kann das Betriebssystem leicht an unterschiedliche Rechnerausstattungen angepasst werden

Kernel

der Kernel stellt den Hauptteil des BS dar

hier wird die API (Application Programming Interface) erstellt
Erläuterung: Die API ermöglicht es Programmierern, ohne Kenntnis der Hardware des                   PCs, auf dessen Ressourcen zuzugreifen. Das BS stellt hier Funktionen zur Verwaltung aller Betriebsmittel wie Festplatte oder Bildschirmausgabe zur Verfügung. Welches Gerät nach Aufruf der Funktion angesprochen wird legt das Zusammenspiel Hardware <-> Kernel fest

hier wird auch das Benutzerinterface generiert und verwaltet sowie die Dateien und das Dateisystem verwaltet

Anwendungsprogramme

diese Schicht ist für den Benutzer am Bedeutendsten da erst hier die sinnvolle Arbeit mit dem PC ermöglicht wird

alle Programme kommunizieren von hier aus mit dem Betriebssystem über die API

jede Schicht bildet eine eigenständige virtuelle Maschine

Anzahl der Schichten ist nicht auf 3 begrenzt sondern kann, je nach Anforderung höher sein

die Kommunikation der einzelnen Schichten erfolgt immer über fest definierte Schnittstellen und nur mit benachbarten Schichten (kein Zugriff der Programme auf die Hardware)
→ sollte zumindest so sein!

Bei durchbrechen dieser hierarchischen Struktur reagiert das BS sehr empfindlich
→ Grund hierfür ist, das das BS dafür verantwortlich ist die Ressourcen "im Auge zu behalten" was bei einem Zugriff auf die Hardware durch ein einzelnes Programm verloren geht

5. Microsoft Betriebssysteme

5.1 MS-DOS (Disk-Operating-System)

Grundstein für (MS) Betriebssystementwicklung → breites Thema

MS-DOS basierte bei ersten Erscheinen auf dem Urvater der BS → CP/M (siehe später)

Diese wurde von Microsoft aufgekauft und leicht abgewandelt und so als erstes IBM-PC taugliches Betriebssystem verkauft

Aus heutiger Sicht ist MS-DOS veraltet, war aber für damalige Hardwaregegebenheiten sinnvoll und zuverlässig

Die wichtigsten Eigenschaften:

o      Ausgelegt auf 16-Bit-Prozessoren (ab 8086)

o      RAM-Speicherbereiche bis zu 1 MByte

o      Kommandozeilenorientiert
→ Sehr einfache Kommandosprache

o      Hierarchisches Dateisystem (FAT) (Ordner→Unterordner / 8-Zeichen Dateinamen/)

o      Spezielle Hardware kann über Treiber eingebunden werden (→ sehr kompatibel → Erfolgreich)

Oben genannte Scheiben-Architektur kommt in exakt dieser Form in MS-DOS vor
Diese Schichten werden im MS-DOS Module genannt und werden beim Systemstart in den Hauptspeicher geladen

IO.SYS
DOS-BIOS; diese Datei enthält alle Teile von DOS die sich mit den physikalischen Geräten befassen. Bei Zugriff auf eines dieser Geräte wird dieses Modul angesprochen und reagiert entsprechend.

MSDOS.SYS
Dieses Modul enthält die geräteunabhängigen Systemfunktionen sowie die Dateiverwaltung. Auf dieses Modul greifen auch die Anwendungsprogramme bei ihrer Arbeit zu um so mit der Hardware arbeiten zu können

COMMAND.COM
Kommandointerpreter der die Eingaben des Benutzer entgegen nimmt und das gewünschte Kommando ausführt

Entwicklung:

Version 1.0
August 1981; belegte 12KB des Arbeitsspeichers (von 64KB); 4000 Zeilen Quelltext (Assembler); Unterstützt wurde eine einzige, einseitig beschreibbare 5,25 Zoll-Diskette (Kapazität: 160KB)

Version 2.0
März 1982; Zusammen mit dem PC/XT (erster PC mit Festplatte); diese war völlig neu entwickelt; enthielt viele UNIX-Elemente; 20.000 Zeilen Quellcode (Assembler); verdrängte CP/M; bis dahin nur 4 Programmierer

Version 3.0
August 1984; wurde mit dem PC/AT vertrieben → erster PC mit dem "neuen" Intel 80286 Prozessor; das neueste war die Unterstützung von Festplatten mit einer Größe von 10MB; Mitarbeiterzahl wurde auf 30 erhöht

Version 4.0
November 1988; unterstützt Festplatten bis 2GB; Speicherbeschränkung von 640KB konnte noch nicht überschritten werden

Version 5.0
April 1991; wesentlich erneuerte Version; 640KB-Grenze konnte immer noch nicht überschritten werden; DOS stellt eine neue Bedienung zur Verfügung die mehrere Programme im Speicher halten kann zwischen denen mittels Tastatur gewechselt werden kann (erste Ansätze von Multitasking)

Version 7.0
September 1995; Basis für Windows 95

5.2 Windows (Version 3.x)

Erste Betriebssystem-Erweiterung mit grafischer Benutzeroberfläche für Intel-PCs

Windows setzt auf DOS auf

Eigenschaften:

o      32-Bit Prozessor-Adressierung

o      kooperatives Multitasking

o      grafische Benutzeroberfläche
- Steuerung über Maus
- Desktop als Systemumgebung
- Sinnbilder (Icons) für Programme und Daten
- Interaktive Elemente (Buttons, Rollbaken, Schieberegler u.a.)

o      Einführung der *.dll Dateien
diese ermöglichen Programmen auf wichtige Routinen zugreifen zu können ohne diese selbst im Programm integriert zu haben → Programme werden kleiner

o      Erste Schritte in das Objektorientierte Arbeiten (Drag&Drop)

5.3 Windows 95

Ebenfalls nur eine Betriebssystem-Erweiterung
→ dem Benutzer wird aber simuliert das Win95 ein eigenständiges BS sein soll da DOS nicht extra gestartet wird (integrierte Benutzeroberfläche)

Neue Eigenschaften:

o      Preemptives Multitasking

o      Links und Verknüpfungen

o      Plug&Play: automatische Erkennung und Installation von Hardware

o      Verbesserte Bedienoberfläche (Taskleiste; Icons für Programme / Dateien auf dem Desktop / Popup-Menüs bei rechter Maustaste)

o      Lange Dateinamen

o      Benutzerprofile (Ansatz zu Mehrbenutzer-BS)

5.4 Windows 98

große Anzahl an Detailverbesserungen von Win95

Hauptziel bei der Entwicklung war die Vereinfachung der Handhabung → Assistenten

Wesentliche technische Neuerungen:

o      FAT32 als Standarddateisystem
Unterstützt Festplatten mit über 2GB Kapazität als ein einziges Laufwerk

o      Datenträgeroptimierung (Defragmentierung zur Beschleunigung des Programmstarts)

o      Internet-Basiertes automatisches System-Update (bei neueren Versionen der Treiber)

o      Integrierte Internet-Benutzeroberfläche
-          Internet-Zugriff wird zum festen Bestandteil des BS
- dieses Feature beschäftigte bereits zahlreiche Gerichte
→ Grund: Nutzer wird von der Wahl des Internetbrowsers enthoben

5.5 Windows NT (New Technology)

Server-Basiertes Multitasking -Betriebssystem (für Mehrprozessorsysteme)

Erstmals wirklich ohne DOS als Untergrund
→ Dies macht es wesentlich stabiler als alle DOS-Basierten BS

Technologie ist auf Netzwerke ausgerichtet und dafür auch am besten geeignet

Zahlreiche Features die sich vom "normalen" Windows unterscheiden, verdeutlichen die Auslegung auf Netzwerke:

o      Unterstützung großer Festplatten (17.000.000 GByte)

o      Kann bis zu 32 CPUs gleichzeitig verwalten

o      Pro System sind bis zu 4GByte RAM möglich

o      Unterstützung verschiedener Dateisysteme (eigenes neues Dateisystem NTFS)

5.5.2 Windows 2000

Weiterentwicklung von NT

Zahlreiche neue Features

Bsp: Plug&Play

5.6 Windows Me (Millenium Edition)

Ebenfalls nur eine Erweiterung von Win98

Offiziell ist Win Me nicht mehr von DOS abhängig

Im Hintergrund ist dies jedoch nicht der Fall
→ DOS noch vorhanden

Verbesserte Features:
- schnelleres Booten
- Handhabung stärker vereinfacht → Wizards

5.7 Windows XP

Völlig neu überarbeitetes BS-Konzept mit neuer Oberfläche

Nicht mehr DOS-Basierend

Win2000 für den Home-User
→ soll dem Heimanwender die Stabilität von Win2000 bieten

Oberfläche: Luna →quietschbunt und ressourcenhungrig
→ basiert auf Skins → alles veränderbar

Neu: Multiuser-BS

Ebenfalls neu: Aktivierung bei Microsoft → Anti-Piraterie
→ zunehmende Übernahmen von Microsoft aller privaten Daten
→ Aktivierung der Software
→ im MSN-Explorer (mit installiert) ist ein E-Mail Account bei MSN Pflicht
→ zusätzlich wird automatisch ein MS-Passport angelegt
→ MS-Passport dient zur eindeutigen Identifizierung im Netz
→ Zukunft von Passport: Hailstorm (Alle Daten sollen in einer Datenbank von Microsoft gespeichert und so für alle möglichen Zwecke verfügbar sein)

6 Andere Betriebssysteme

6.1 CP/M

Control Program for Microcomputers

Erstes BS von wirtschaftlicher Bedeutung

Für PCs mit 8bit-Prozessoren

1974 von amerikanischen Computerwissenschaftler Gary Kildall entwickelt

6.1 Unix

Eines der ältesten (noch verwendeten) Betriebssysteme (25 Jahre)

War in vielen Punkten Beispielgebend für andere BS (DOS → Windows / OS2)

Ist kein einzelnes Betriebssystem sonder eine große Familie

Alle Systeme sind gleichen Typ → UNIX
da aber Unix-Systeme Hardwarespezifisch eingerichtet werden, liefert jeder Systemhersteller sein eigenes Unix

Sehr einfach aufgebaut → sehr stabil und zuverlässig

Ausgestattet mit vielen hundert Werkzeugen für alle Zwecke

Schwer in der Handhabung

Lässt sich grafisch aufrüsten (X Window) → Ahnlich Windows

Heute noch häufig für Web-Server verwendet (war das erste Netzwerkfähige BS)

6.2 Linux

Frei verfügbares BS

Basiert auf UNIX-Architektur

Erfunden von Linus Torvalds

Weiterentwickelt von Entwicklern in aller Welt → Open Source

Derzeit einzige akzeptable PC-Alternative zu MS Windows → daher beliebt

6.3 OS/2 (Operating System 2)

Zweites von Microsoft + IBM entwickeltes BS

1985 - Bitte von IBM an MS um neues BS
→ unzufrieden mit DOS (u.a. wegen 640 KB-Speicher)

1987 eingeführt, hatte jedoch nie einen wirklichen Erfolg in der Vermarktung

Grund: (Fehl)Entscheidungen bei der Vermarktung und Entwicklung von DOS

1989 Bruch MS ↔IBM

OS/2 war eigentlich den existierenden BS überlegen

Features:
→ erstes 32Bit Betriebssystem
→ DOS und WINDOWS konnten als Programme im wesentlich stabileren OS/2 gestartet    
werden
→ grafische Benutzeroberfläche mit einfacherer Handhabung als Windows
→ unterstützte bereits 1987 Features die Windows erst mit Version 95 erreichte

1995 OS/2 - Warp → große Werbekampagne in Europa
→ erfolglos → danach weg vom Markt

6.4 Apple OS

Apple Betriebssysteme gehören zwar nicht in die Kategorie PC-Betriebssysteme, verdienen trotz alledem eine Benennung

Neueste Version: Mac OS X

Version glänzt mit fabelhafter Oberfläche

Stabilität und Zuverlässigkeit sind nahezu konkurrenzlos

Alte Mac-Software ist weiterhin kompatibel

Kern ist auf UNIX aufgebaut

Ernsthafter Schritt um Microsoft mit der .NET Strategie Konkurrenz zu machen und Windows XP Paroli zu bieten

7. Vergleich Betriebssysteme

Nathan der Weise?

Es lässt sich nicht wirklich sagen welches Betriebssystem das bessere sei

Über diese Frage streiten sich bereits seit Jahren Gelehrte und Anwender ohne klares Ergebnis

Fest steht: jedes Betriebssystem hat seine Vorzüge und Vorteile in den einzelnen Anwendungsbereichen

Windows 9x / Me → Heimanwender, leichte Handhabung, wenig Stabilität

Windws NT / 2000 → Netzwerkanwendung, hohe Stabilität, weniger Benutzerfreundlich

UNIX → Serverbetriebssystem, sehr zuverlässig und Umfassend, Alt

Linux → Heimanwender + Netzwerk, schwierige Handhabung, Windows-Alternative

Apple OS → nur für Apple-Computer