Vertragstheorie Eine Einführung mit finanzökonomischen Beispielen und Anwendungen 2005, XVI, 218 S. Basler, Herbert Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistischen Methodenlehre

2.4.1 Betriebssysteme

Die Notwendigkeit von Betriebssystemen ergibt sich daraus, dass Hardware

nicht direkt auf einfachem Wege nutzbar ist. Betriebssysteme verwalten die

Ressourcen von Rechnern und schirmen den Programmierer und Anwender

von den Rechnerspezifika ab, indem sie ihm ¨

uber gewisse Schnittstellen Zu-

griff auf entsprechende Funktionalit¨

aten bereitstellen. Beispielsweise existiert

typischerweise eine Operation, mit der man Dateien auf einer Festplatte ko-

pieren kann, ohne etwas ¨

uber den Aufbau und die Dateiorganisation auf die-

sem externen Speicher zu wissen.

Ganz allgemein zeichnet sich die Informatik dadurch aus, dass ihre Unter-

suchungsgegenst¨

ande h¨

aufig auf verschiedenen Abstraktionsstufen betrach-

tet werden, um die Komplexit¨

at entsprechender Strukturen zu bew¨

altigen.

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18

Beispielsweise kann man das Abspeichern eines Variablenwertes im Hauptspei-

cher auch aus dem Blickwinkel eines Hardwaretechnikers betrachten, der die zu

Grunde liegenden elektronischen Abl¨

aufe untersucht.

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2.4 Software

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Oftmals ergibt sich dabei eine hierarchische Schichtung in mehrere aufeinan-

der aufbauende Ebenen. Hiermit h¨

angt das Konzept der Virtualisierung eng

zusammen. Durch bestimmte Techniken wird dem

”

Nutzer“ (der auch eine

Software- oder Hardwarekomponente sein kann) eine abstrakte Sicht auf ein

System bzw. eine Systemkomponente zur Verf¨

ugung gestellt. Beispielsweise

schirmt ein Betriebssystem den Anwender von der realen Komplexit¨

at der

Hardware durch Bereitstellung einer

”

abstrakten virtuellen Maschine“ ab. So

mag ein Betriebssystem auf verschiedenen Hardwareplattformen verf¨

ugbar

sein, wodurch die Nutzung unabh¨

angig von spezifischen Hardwareeigenschaf-

ten wird. H¨

aufig f¨

uhrt eine solche Virtualisierung zu einem geschichteten Sys-

tem, bei dem jede Schicht eine zunehmend abstraktere Funktionalit¨

at erf¨

ullt;

vgl. die Diskussion der Schichtenarchitektur bei Kommunikationsprotokollen

in Abschnitt 2.5.2. Die interne Realisierung dieser Funktionalit¨

aten ist zu ih-

rer Nutzung im Wesentlichen irrelevant – relevant ist prim¨

ar die Schnittstelle,

¨

uber die entsprechende Funktionalit¨

aten genutzt werden k¨

onnen.

Die wesentlichen Ressourcen, die vom Betriebssystem verwaltet werden,

sind:

• Prozessor(en) → Prozessverwaltung, Zuteilung von Prozessorzeit

• Hauptspeicher → Zuteilung und Verwaltung von Hauptspeicherplatz

• Externe Speicher → Zugriffe auf Dateien und Verzeichnisse

• Ein-/Ausgabe → Durchf¨uhrung von Ein- und Ausgabevorg¨angen von bzw.

zu Peripherieger¨

aten

Im Zusammenhang mit Betriebssystemen ist ein Prozess als ein in

Ausf¨

uhrung befindliches Programm definiert. Beispielsweise k¨

onnen durch-

aus mehrere Prozesse eines Textverarbeitungsprogramms simultan ausgef¨

uhrt

werden, die dann gegebenenfalls vollst¨

andig unabh¨

angig voneinander sind

(z. B. unabh¨

angige Adressr¨

aume).

Im Folgenden werden einige M¨

oglichkeiten moderner Betriebssysteme an-

gesprochen. Multitasking-Betriebssysteme erm¨

oglichen die

”

scheibchenweise“

Ausf¨

uhrung von mehreren Prozessen, wodurch f¨

ur den Nutzer der Eindruck

der Parallelausf¨

uhrung verschiedener Prozesse entsteht. Weiterhin bieten mo-

derne Betriebssysteme durch eine virtuelle Speicherverwaltung einen linearen

Adressraum f¨

ur Anwendungen, der unabh¨

angig von der Gr¨

oße des physischen

Speichers ist; vgl. S. 28. In modernen Betriebssystemen sind dar¨

uber hin-

aus insbesondere eine Netzwerkintegration (einfacher Zugriff auf nicht lokale

Ressourcen) als auch entsprechende Sicherheitskonzepte (Beschr¨

ankung des

Zugriffes auf Ressourcen durch eine feink¨

ornige Rechtezuordnung) realisiert.

Im Weiteren werden einige neuere Entwicklungen im Betriebssystembe-

reich kurz erl¨

autert:

• ¨Uber das bereits weit verbreitete Multithreading ist es m¨oglich, ver-

schiedene

”

Ausf¨

uhrungseinheiten“ (Threads) innerhalb eines Prozesses

parallel ablaufen zu lassen. Beispielsweise k¨

onnten die simultane Recht-

schreib¨

uberpr¨

ufung und die Druckfunktion innerhalb einer Textverarbei-

---

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2. Informatik und Informations- und Kommunikationstechnik

tung als Threads realisiert sein. Durch den quasi gemeinsamen Zugriff auf

dieselben Daten ergeben sich Synchronisationsprobleme, die gel¨

ost werden

m¨

ussen.

• Da die Leistungsf¨ahigkeit von Prozessoren in absehbarer Zeit an physika-

lische Grenzen stoßen wird, sofern nicht grunds¨

atzlich neue Technologien

entwickelt werden, kann dann eine weitere Steigerung der Rechenkapa-

zit¨

aten nur durch die parallele Ausf¨

uhrung auf mehreren Prozessoren

erreicht werden. Hierzu gibt es verschiedene Konzepte dahingehend,

welche Komponenten vervielf¨

altigt werden: Komponenten innerhalb von

Prozessoren, Prozessoren, Prozessoren und Speicher, ganze Computer

usw. Hierbei ergeben sich ebenfalls vielf¨

altige Synchronisationsprobleme.

• Schließlich werden sich die Betriebssysteme auch hinsichtlich der Benut-

zerfreundlichkeit weiterentwickeln. Hierzu geh¨

oren nicht nur die einfachere

Bedienbarkeit durch eine verbesserte graphische Benutzeroberfl¨

ache, son-

dern auch Konzepte wie die verteilter Betriebssysteme, bei denen die Nut-

zung lokaler und verteilter Ressourcen f¨

ur den Nutzer homogen verl¨

auft.

Beispielsweise sollte es f¨

ur einen Anwender innerhalb eines Unternehmens

keine Rolle spielen, an welchem Computer er arbeitet. Ziel ist es hierbei,

dem Nutzer an einem beliebigen Arbeitsplatz immer die gleiche Arbeits-

umgebung zu bieten.

Die am weitesten verbreiteten Betriebssysteme sind die verschiedenen Va-

rianten von Microsoft Windows einerseits sowie Unix-Varianten wie z. B. Li-

nux andererseits.