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KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Überblick • BIOS - Grundlagen 1. Betriebssysteme – – – Aufgabe, Grundlagen (Scheduling etc.) Arten von BS, Unterscheidungen Entwicklung der BS (Geschichte) 2. Netzwerkbetriebssysteme 3. Reale Betriebssysteme (Kennen und Können) – DOS, Windows (3.x / 95 / 98 / ..), WIN NT / 2000 / XP – OS / 2, UNIX / LINUX ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.1 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ BIOS (Basic Input Output System) ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.2 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Bios - Grundlagen Die Abkürzung BIOS steht für Basic Input Output System und bezeichnet eine standardisierte Schnittstelle zwischen der Hardware und dem eigentlichen Betriebssystem eines Computers. Dabei handelt es sich vereinfacht gesagt um ein Programm, das einerseits die Hardware steuert und andererseits eine Reihe von Befehlen zur Verfügung stellt, um die Steuerung zu beeinflussen. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.3 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Bios - Grundlagen Die Abkürzung BIOS steht für Basic Input Output System und bezeichnet eine standardisierte Schnittstelle zwischen der Hardware und dem eigentlichen Betriebssystem eines Computers. Dabei handelt es sich vereinfacht gesagt um ein Programm, das einerseits die Hardware steuert und andererseits eine Reihe von Befehlen zur Verfügung stellt, um die Steuerung zu beeinflussen. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.4 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Bios - Grundlagen Das BIOS stellt somit das „Grundbetriebssystem“ eines Computers dar. Sein Programm ist auf einem ROM-Baustein gespeichert. Da dieser Baustein mit der seiner Software fest in den Computer eingebaut ist, spricht man von Firmware (engl. firm = fest). ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.5 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Bios - Grundlagen Das BIOS übernimmt nach dem Einschalten des Computers eine Art von Weckfunktion für alle anderen Komponenten und das Betriebssystem. Da seine Informationen durch das Ausschalten nicht gelöscht werden, ist es sofort nach dem Einschalten in der Lage, alle Vorbereitungen für den Start des eigentlichen Betriebssystems zu treffen. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.6 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Bios - Grundlagen Hersteller Internetadresse Award www.award.com www.phoenix.com AMI (American Megatrends) www.ami.com Phoenix www.phoenix.com MR-BIOS mrbios.com 1998 wurde Award von Phoenix aufgekauft. Die Produkte der BIOS Nachfolgefirma werden unter dem Namen Award vertrieben. Seit 1989 gibt es die Firma Microid Research, die mit ihrem MR-BIOS einige Innovationen eingeführt hat. Diese Firma richtet jedoch ihre Geschäfte hauptsächlich auf Großkunden mit individuellen Bedürfnissen aus. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.7 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Speicher ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.8 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Speicherverwaltung erfolgt durch das OS Speicher • Hauptspeicher • • Arbeitsspeicher • • • Phys. Speicher Phys. Speicher Virtueller Speicher Cache Speicher • • • 1. Level 2. Level Plattencache ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.9 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Seitenersetzungsstrategien Der Algorithmus ersetzt diejenige Seite, die First In First Out (FIFO) sich am längsten im Hauptspeicher befindet Not Recently Used (NRU) in letzter Zeit nicht benutzt wurde Least Recently Used (LRU) am längsten nicht benutzt wurde Not Frequently Used (NFU) am wenigsten genutzt wurde Least Frequently Used (LFU) in letzter Zeit am wenigsten genutzt wurde ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.10 Jan-02 KA - Betriebssysteme Register Registerbänke (Flip-Flops) je nach Architektur ~ 5ns Cache SRAM 128B ... 4MB 5 ... 20 ns Arbeitsspeicher DRAM 64kB ... 1GB 50 ... 120 ns Massenspeicher Festplatte Archivspeicher CD, Band, DVD Zugriffszeit Kosten pro Bit ____________________________________________________________________________________________ 20MB ... 100GB 5 ... 80 ms beliebig sec ... min ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.11 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Von SDRAM bis Rambus Die Taktfrequenzen der CPUs werden immer höher, doch die Speichermodule können mit diesem Leistungsschub nicht Schritt halten. Mit zwei unterschiedlichen Konzepten versuchen die Boardhersteller diesem Problem zu begegnen: DDR- und Rambus-Speicher. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.12 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Von SDRAM bis Rambus Eigenschaft PC133SDRAM DDR-SDRAM DDR-SDRAM PC200 PC266 RDRAM Spannung 3,3 V 2,5 V 2,5 V 2,5 V Kontaktpins 164 186 186 184 Datenbreite 64 bit 64 bit 64 bit 16 bit Echter Takt 133 MHz 100 MHz 133 MHz 400 MHz Effektiver Takt 133 MHz 200 MHz 266MHz 800 MHz Bandbreite 1,06 GByte/s 1,6 GByte/s 2,1 GByte/s 1,6 GByte/s ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.13 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ SDRAM Ursprünglich als schnelles Videomemory und VRAM-Ersatz konzipiert, kommen SDRAM-Module heute vor allem in Pentium-II- und Pentium-IIIMainboards zum Einsatz. Das Erfolgsgeheimnis von SDRAM: Der Speicher wird synchron zum Systembustakt angesteuert. Während ältere Memory-Bausteine asynchron zum Bustakt arbeiten, liefert SDRAM nach einer Verzögerung für das erste Bit die weiteren drei Bits in Bustaktgeschwindigkeit, also ohne jegliche Wartezyklen. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.14 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ SDRAM SDRAMs werden auf zwei Arten gekennzeichnet: So gibt es zum einen die Angabe in Nanosekunden (12, 10, 8 oder 7), zum anderen die Bezeichnung gemäß des empfohlenen Bustaktes. Bei einem Systemtakt von 100 MHz sind 8-Nanosekunden-SDRAMs (entspricht 125 MHz) empfehlenswert, bei 133 MHz kommen 7-Nanosekunden-Exemplare (entspricht 142 MHz) zum Einsatz. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.15 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ DDR SDRAM - Double Data Rate Die entscheidenden Vorteile der DDR-Technik: Bei gleicher Busweite wie SDRAM (64 Bit) und doppelter Datentransferrate erreichen 200-MHz-Module eine maximale Bandbreite von 1,6 GByte pro Sekunde. 266-MHz-Module können sogar einen Datendurchsatz von 2,1 GByte pro Sekunde für sich verbuchen. Die Versorgungsspannung ist gegenüber SDRAM von 3,3 auf 2,5 Volt reduziert worden. Das sorgt für eine niedrige Verlustleistung und macht DDR SDRAM auch für thermisch sensible beziehungsweise mobile Systeme interessant. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.16 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ RDRAM – Rambus – (RIMM) RIMM – Rambus Inline Memory Module •Gleichzeitige Übertragung von 2 Datenworten (Flanke) •Spezielles Board •Schneller Datentransfer CPU - Speicher ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.17 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ BS / OS (Betriebssysteme / Operating Systems) ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.18 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ • Betriebssysteme – – – – Aufgabe Grundlagen (Scheduling etc.) Arten von BS Unterscheidungen • Entwicklung der BS (Geschichte) • PC – BS – – – – DOS, Windows (3.x / 95 / 98 / ..) WIN NT / 2000 OS / 2 UNIX / LINUX ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.19 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ •Was ist die Aufgabe der OS? •Wo sind die OS in der Hierarchie der Rechner angesiedelt? •Warum sind OS „Hardwareabhängig“? ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.20 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.21 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Das Betriebssystems ist die Schnittstelle (Interface) zwischen Mensch und Computer Hardware (bzw. Firmware) und Anwenderprogramm ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.22 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Das Betriebssystem umfaßt nach DIN 44300 „die Programme eines digitalen Rechensystems, die zusammen mit den Eigenschaften der Rechenanlage die Basis der möglichen Betriebsarten des digitalen Rechensystems bilden und insbesondere die Abwicklung von Programmen steuern und überwachen“. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.23 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Überwachung und Verwaltung der Hardware-Betriebsmittel (wie CPU, Hauptspeicher, Hintergrundspeicher, PeripherieGeräte) und der Software-Betriebsmittel (wie Programme, Dateien, Datenbanken) ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.24 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Abwicklung aller „Jobs“, die von Benutzern stammen; d.h. insbesondere Steuerung der Ausführungsreihenfolge verschiedener Jobs sowie der Auslastung des Rechners; ggf. Optimierung der Auslastung des Rechners z.B. durch Vergabe von Prioritäten ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.25 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Behandlung von Hard- und Softwarefehlern, Durchführung interner Diagnoseläufe sowie Maßnahmen zum Datenschutz und zur Datensicherung ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.26 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Kommunikation mit dem Benutzer sowie ggf. dem Operateur der Maschine, aber auch mit dem Programmiersystem des Rechners, welches i.a. die Programme enthält, die der Benutzer zum Schreiben oder Lauffähigmachen seiner Programme benötigt (z.B. Compiler, Editoren, Debugger etc.) ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.27 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Single Tasking Single - User Multitasking Single - User Multi - User ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.28 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Betriebssystemschichten Benutzer Benutzerprogramm User 1 User 2 Compiler / Editor Spiele / ... Betriebssystemdienste Betriebssystem Hardware Maschinenhardware ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.29 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Seit wann gibt es Betriebssysteme? In welchen Geräten gibt es Betriebssysteme? Wer programmiert Betriebssysteme? ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.30 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Entwicklung von DOS •Aug. 1981 •Jan. 1982 •Apr. 1983 Vers. 1 Vers. 1.1 Vers. 2.0 •Aug. 1984 •Nov. 1984 •Jan. 1986 •Apr. 1987 Vers. 3.0 Vers. 3.1 Vers. 3.2 Vers. 3.3 •August 1988 •Jun. 1991 Vers. 4.0 Vers. 5.0 •März 1993 Vers. 6.0 Zweiseitige Disketten Festplattenunterst.; Hierarch. Dateisyst. Installierbare Gerätetreiber Größ. Festplatten; Disk. LW. 1,2 MB Netzwerkunterstützung 3,5 Zoll Diskette (720 kByte) Mehrf. 32-Mbyte Festplattenlaufw. Mehrere Zeichensatztabellen Disk. LW. 3,5 Zoll (1,44 Mbyte) 2-Gbyte LW; EMS 4.0; DOS-Shell Neues Basic; Neuer Editor Progr. Umschalter;Wiederherstg. gel. Dateien Onlinekompr.; Speicheroptim. ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.31 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ MS-WINDOWS 1975 Gründung von Microsoft 1981 Dos 1.0 1985 Windows 1.0 1987 Windows 2.0 1990 Windows 3.0 1992 Windows 3.1 1993 Windows NT 3.1 (erstes 32 bit Windows) 1994 WfW 3.11 1994 Windows NT 3.5 (WS und Server getrennt) ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.32 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ MS-WINDOWS 1995 Windows NT 3.51 1995 Windows 95 1996 Windows NT 4.0 1998 Windows 98 (Integration des Internet Explorers) 1998 Windows 98 SE 2000 Windows ME 2000 Windows Whistler Beta 1 2000 Windows 2000 Datacenter 2001 Windows XP (Start: 25.10.2001) ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.33 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Netzwerkbetriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.34 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Netzwerkbetriebssysteme • Grundlagen - Wozu Netzwerkbetriebssysteme - Arten von Netzwerken - Peer to Peer - „Echte Netzwerke“ • Typische Netzwerkbetriebssysteme - „Reine“ NW-BS - NW-BS mit Funktionalität von WS-BS ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.35 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Arten von Netzwerken Peer to Peer Gleiche Partner „Echte Netzwerkbetriebssysteme“ Server übernimmt Verwaltung Bereitstellung von Diensten ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.36 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Peer to Peer (Beispiele) WIN 95 WIN 98 (SE; ME) WIN-NT (WS) WIN 2000 (Pro) ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.37 Jan-02 KA - Betriebssysteme ____________________________________________________________________________________________ Aufgaben von Netzwerkbetriebssystemen Userverwaltung Resourcenverwaltung Netzwerksicherheit Netzwerküberwachung ____________________________________________________________________________________________ Prof. G. Staib BA - Lörrach / WI KA.3.1.38 Jan-02
