Betriebssysteme
Willemers Informatik-Ecke

Vermittler zur Hardware

Eine der ersten Aufgaben eines Betriebssystems ist die Vermittlung zwischen Anwendung und Hardware.

Konzept Computer ohne Betriebssystem

In den ersten einfachen Computern gab es kein Betriebssystem. Das Anwendungsprogramm musste selbst wissen, wie die Hardware angesprochen wurde. Beispielsweise war die Tastatur über eine Adresse erreicht. War beispielsweise das High-Bit gesetzt, lag ein neuer Tastendruck vor und konnte von der Anwendung verarbeitet werden.

Benötigt die Anwendung mehrere Tasten, liest sie die Adresse der Tastatur in einer Schleife bis sich der Wert ändert. Das belastet die CPU, war aber in jener Zeit unkritisch, weil die CPU in einem Single-Tasking-System eh keine andere Aufgabe hatte und die CPUs noch nicht überhitzten.

Dieses Verfahren nennt man Busy Waiting.

Eine Monitorausgabe konnte erreicht werden, indem ein bestimmter Adressraum dem Bildschirminhalt entsprach. Durch Setzen von Werten wurde der Bilschirminhalt verändert.

Festplatte, Diskette oder andere Block-Devices: Die Anwendung übergibt dem Microcontroller die gewünschte Blocknummer und erhält als Antwort den entsprechenden Block vom Massenspeicher im Arbeitsspeicher.

Konzept Betriebssystem als API zur Hardware

Zwischen die Anwendung und die Hardware schob sich bei den Home-Computer der 1980er Jahre ein Minimalbetriebssystem, dass sich meist im ROM befand. Dieses besaß Einsprungadressen für Funktionen, mit denen die Hardware einfacher bedient werden konnte. Beispielsweise konnte eine solche Funktion eine Eingabezeile von der Tastatur lesen.

Damit wurden Hardware-Besonderheiten wie Controller vor der Anwendung verborgen. Häufig wurde auch innerhalb des ROMs Immer noch Busy Waiting praktiziert.

API: Application Programming Interface

Konzept Multi-Tasking-Betriebssystem kontrolliert Prozesse

Prozesse, Kernel und Treiber

Ein Betriebssystem ...

Treiber ...

Dateisystem

Die Hardware von Massenspeichern (Laufwerk, SSD, USB-Stick) stellt durchnummerierte Blöcke zur Verfügung.

Anwendungen speichern ihre Daten dauerhaft in Dateien.

Dazu, stellt das Betriebssystem Dateisysteme zur Verfügung, die die Blöcke so ordnen, dass sie als Dateien und Verzeichnisse angesprochen werden können.

Typische Vertreter von Dateisystemen

Benutzer

Multiuser-Betriebssysteme erlauben in der Regel mehreren Benutzern den Zugriff.

Netzwerke

Der Netzwerkstapel, beispielsweise TCP/IP, verbirgt die Netzwerkgerätetreiber.

Desktops und Shells

Grafische Oberflächen zählt man üblicherweise nicht zum Betriebssystem. Sie stellen, wie Kommandozeilen (sogenannten Shells) dem Benutzer die Möglichkeiten, auf die API zuzugreifen, um beispielsweise Dateien zu kopieren oder Programme zu starten.

Exkurs: Betriebssystem-Geschichte