Grundlagen Betriebssysteme

Sicherlich wurdest du schon öfters gefragt welches Betriebssystem du auf deinem Computer oder Handy verwendest!

Doch was ist das und warum gibt es das überhaupt?

simpleclub gibt dir eine perfekte Einführung in die Betriebssysteme und erklärt dir welche Aufgaben ein Betriebssystem hat.

Betriebssysteme einfach erklärt

Du weißt ja, dass ein Computer (Rechnersystem) immer aus einer Hardware und aus einer Software besteht. Das Betriebssystem selbst ist auch eine Software, die es dir ermöglicht den Computer überhaupt zu nutzen. Es ist also die Schnittstelle zwischen der Hardware und der Anwendungssoftware des Benutzers.

Möchtest du also beispielsweise Fotos von deinem Handy auf deinen PC ziehen, wäre das ohne Betriebssystem ziemlich kompliziert: Du greifst dabei nämlich auf verschiedene Ressourcen, wie Speicher oder Eingabe- & Ausgabe-Geräte deines Computers, zurück.
Ohne Betriebssystem müsstest du dich beispielsweise direkt mit der Speicherstruktur deines Computers auseinandersetzen.
\rarr$\rarr$ Da kommt nun die Hauptaufgabe des Betriebssystems ins Spiel: Es verknüpft alle Ressourcen miteinander und stellt dem Benutzer eine einfach zu bedienende Oberfläche zur Verfügung, sodass du dich nicht mit der darunterliegenden Hardware beschäftigen musst.
Du kannst also durch Anschließen und ein paar Klicks die Bilder von deinem Handy auf deinem PC speichern. \checkmark$\checkmark$

Aus der Grafik kannst du außerdem erkennen, dass die Anwendungssoftware auf dem Betriebssystem installiert ist. Das heißt, die Anwendungssoftware kommuniziert nicht direkt mit der Hardware, sondern die Kommunikation zur Hardware läuft immer über das Betriebssystem.

\rarr$\rarr$ Ein Betriebssystem ist also der „Manager” eines Computers. Es sorgt für die grundlegende Funktionalität eines Computers und ermöglicht die Ausführung von Anwendungen und Aufgaben.
Ohne ein Betriebssystem wäre ein Computer nicht effizient verwendbar.

Betriebssystem Definition

Aufgaben eines Betriebssystems

1. Bereitstellen der Benutzeroberfläche

Das Betriebssystem stellt dir als Nutzer eine visuelle Schnittstelle zur Verfügung, mit der du auf den Computer zugreifen und Programme ausführen kannst.
Die Benutzeroberfläche bietet dir eine Reihe von Funktionen, die es ermöglichen, Programme zu starten, zu speichern und zu beenden, Dateien zu speichern und zu verwalten und eine Reihe anderer Aufgaben auszuführen. Mithilfe der vom Betriebssystem bereitgestellten Benutzeroberfläche kannst du also dessen Aufgaben erledigen, ohne verstehen zu müssen, wie der Computer genau aufgebaut ist.

Analogie aus dem Alltag:
Eine Analogie aus dem Alltag, um die Bereitstellung der Benutzeroberfläche eines Computers zu erklären, ist einfach der Aufbau eines Autos:
\rarr$\rarr$ Die Pedale und das Lenkrad sind bei einem Auto die Schnittstelle zwischen Mensch und der Technik des Autos. Ohne die Pedale oder das Lenkrad könnte der Mensch das Auto nicht bedienen. Sie abstrahieren einerseits von der Komplexität des Autos und andererseits erlauben sie eine Art simple „Oberfläche”, mit der du das Auto steuern kannst ohne zu wissen, wie die Technik genau funktioniert.

2. Ein- & Ausgabesteuerung

Die Ein- und Ausgabesteuerung (auch Input/Output Control, I/O) ist ein Teil des Betriebssystems, der die Kommunikation zwischen dem Computer und externen Geräten wie Drucker, Scanner, Tastaturen, Mäuse und anderen Geräten steuert.
Die Ein- & Ausgabesteuerung stellt sicher, dass die Ein- und Ausgabedaten, die vom Computer übertragen werden, auf dem richtigen Weg und in der richtigen Reihenfolge an das externe Gerät gesendet werden. Sie überwacht auch die Übertragungsgeschwindigkeit und stellt sicher, dass die Daten korrekt übertragen werden.

Analogie aus dem Alltag:
Eine Analogie aus dem Alltag, um die Ein- und Ausgabesteuerung eines Computers zu erklären, ist die Verwendung eines Telefons: \rarr$\rarr$ Das Betriebssystem eines Computers steuert die Kommunikation zwischen dem Computer und externen Geräten, um sicherzustellen, dass die Ein- und Ausgabedaten korrekt übertragen werden. Genau so steuert ein Telefon die Kommunikation zwischen dem Telefon und dem Netzwerk, um sicherzustellen, dass die gesendeten und empfangenen Daten korrekt übertragen werden.

3. Steuerung & Abstraktion der Hardware

Die Steuerung und Abstraktion der Hardware ist ein wichtiger Teil der Funktion eines Betriebssystems. Dies beinhaltet die Kontrolle und Verwaltung der verschiedenen Komponenten des Computers, wie z.B. die CPU, Speicher, Ein- und Ausgabegeräte usw.
Das Betriebssystem sorgt dafür, dass die verschiedenen Komponenten des Computers effizient miteinander kommunizieren und dass die von den Anwendungen verlangten Ressourcen rechtzeitig zur Verfügung stehen. Es stellt sicher, dass die Hardware korrekt und sicher funktioniert, indem es eine virtuelle Schnittstelle zwischen dem Betriebssystem und der Hardware bereitstellt. Das heißt, dass das Betriebssystem mit der Hardware kommuniziert und diese steuert.

Analogie aus dem Alltag:
Eine Analogie aus dem Alltag, um die Steuerung und Abstraktion eines Computers zu erklären, ist die Fahren eines Autos: Wie das Betriebssystem eines Computers versucht, die verschiedenen Komponenten des Computers miteinander zu verbinden und effizient miteinander zu kommunizieren, versucht ein Autofahrer, die verschiedenen Komponenten des Autos zu steuern und zu verwalten, um eine reibungslose Fahrt zu gewährleisten. Der Autofahrer muss die Pedale, den Ganghebel, den Schalthebel und andere Komponenten des Autos beherrschen, um eine sichere Fahrt zu gewährleisten. Ebenso muss das Betriebssystem des Computers die Komponenten des Computers beherrschen, um ein stabiles Betriebssystem zu gewährleisten.

4. Dateiverwaltung

Die Dateiverwaltung ermöglicht die Organisation und Verwaltung von Dateien auf einem Computer. Dies beinhaltet die Erstellung, Löschung, Änderung und Verwaltung von Dateien und Verzeichnissen.
Das Betriebssystem ermöglicht es dem Benutzer, eine Datei

• zu speichern,
• zu öffnen,
• zu bearbeiten und
• zu löschen.

Es ermöglicht auch das Erstellen von Verzeichnissen, um Dateien und andere Verzeichnisse zu organisieren, und stellt sicher, dass die Dateisysteme konsistent und stabil bleiben.

5. Speicherverwaltung

Auch hat das Betriebssystem die Aufgabe, den Arbeitsspeicher des Computers zu verwalten.

• Dies beinhaltet die Verwaltung des Speichers, der vom Betriebssystem und den Anwendungen verwendet wird, um sicherzustellen, dass der Speicher effizient genutzt und dass kein Speicherplatz verschwendet wird.
• Die Speicherverwaltung stellt auch sicher, dass die verschiedenen Programme den Speicher, den sie benötigen, zu jeder Zeit bekommen und dass der Speicher effizient verwaltet wird.

Analogie aus dem Alltag:
Eine Analogie aus dem Alltag, um die Speicherverwaltung eines Computers zu erklären, ist die Verwendung eines Regals. Wie das Betriebssystem eines Computers sicherstellt, dass die verschiedenen Programme den Speicher bekommen, den sie benötigen, um effizient zu funktionieren, stellt ein Regal sicher, dass verschiedene Gegenstände ordentlich und effizient in den Regalen aufbewahrt werden. Das heißt beispielsweise, dass Gegenstände, die häufig gebraucht werden, weiter vorne im Regal gelagert werden und selten benötigte Gegenstände weiter hinten.

6. Prozessverwaltung

Das Betriebssystem verwaltet außerdem die verschiedenen Prozesse auf dem Computer. Dies beinhaltet

• die Verwaltung des Ressourcenverbrauchs,

• die Verwaltung des Zugriffs auf Ressourcen und

• die Verwaltung des Ablaufs der verschiedenen Prozesse.

Das Betriebssystem sorgt dafür, dass die verschiedenen Prozesse effizient und reibungslos ablaufen, indem es sicherstellt, dass alle Prozesse ihren Speicher, ihr E/A und andere Ressourcen zur richtigen Zeit bekommen.

Analogie aus dem Alltag:
Die Prozessverwaltung eines Computers ist wie die Bedienung in einem Café. Sie stellt sicher, dass alle Gäste im Café regelmäßig Nachschub bekommen bzw. immer dann, wenn der Kaffee leer ist.

Zusammenfassung Grundlagen Betriebssysteme

Ein Betriebssystem ist eine Art Software, die die Ressourcen eines Computers koordiniert und abstrahiert, sodass der Nutzer die Möglichkeit hat den PC nach seinen Wünschen zu bedienen.

Dabei übernimmt das Betriebssystem verschiedene Aufgaben:
Ein Betriebssystem...

1. ... gestaltet den Zugriff auf das System (Bereitstellen der Benutzeroberfläche).

2. ... leitet die Datenausgabe auf periphere Geräte und Komponenten (Ein- & Ausgabesteuerung).

3. ... verwaltet die technischen Komponenten eines Rechners (Steuerung und Abstraktion der Hardware).

4. ... verwaltet Dateien und Verzeichnisse (Dateiverwaltung).

5. ... verwaltet die Daten und managt die Speicherzugänge (Speicherverwaltung).

6. ... steuert und überwacht die Prozessabläufe im System (Prozessverwaltung).