Betriebssysteme - Aufgaben und Übungen

Welche der folgenden Aussagen sind richtig?

1) Wozu dienen Betriebssysteme?

a) Betriebssysteme steuern die einzelnen Komponenten eines Computers/Maschine. Daher wäre jede computergestützte Maschine ohne Betriebssystem ohne Funktion. Betriebssysteme sind der Mittler zwischen "Hard-" und "Software".Das Betriebssystem dient dazu, einen Computer in Betrieb zu nehmen um mit ihm arbeiten zu können.

b) Betriebssysteme steuern (nur) die Prozess- und Speicherverwaltung (sogenannter Kernel-Mode). Das Laden und Ausführen von Programmen wird nicht mehr von Betriebssystemen vorgenommen, sondern erfolgt im sogenannten User-Mode (kein Betriebssystem-Modus mehr), wobei hier direkt auf Hardware zugegriffen werden kann.

2) Betrachten wir einige "Arten" von Betriebssysteme. Welche der nachfolgenden Betriebssysteme gibt es?

a) Folgende Betriebssystem-Architekturen gibt es: Monolithische Systeme, Client-Server Betriebssysteme, Betriebssysteme mit Microkernel, Kombinationen verschiedener Betriebssysteme (Hybride-Architekturen)

b) Folgende Betriebssystem-Architekturen gibt es: Von-Neumann-Architektur, Outer-Bus-Architektur, Linux-Architektur

3) Welches ist die am häufigsten verwendete Betriebssystem-Architektur?

a) Die häufigste vorkommende Architektur-Struktur von Betriebssystemen ist die Outer-Bus-Struktur. Diese Struktur hat den Vorteil, dass der sogenannte Flaschenhals der Von-Neumann-Architektur entfällt und so diese Betriebssysteme durch mehrere Schnittstellen zur Hardware schnell und effizient "arbeiten" kann.

b) Die häufigste vorkommende Architektur-Struktur von Betriebssystemen ist die monolithische Struktur. Diese haben meist den Vorteil, das es eine sehr einfache Struktur ist. Bei dieser Architektur bilden alle Komponenten (z.B. Prozess- und Speicherverwaltung, aber auch Gerätetreiber) eine Einheit und laufen in einem Speicherbereich ab.

4) Wie ist die Architektur von Betriebssystemen mit Mikrokernel aufgebaut und welchen Vorteil hat diese gegenüber der monolithischen Architektur?

a) Um die Anfälligkeit von Betriebssystemen zu reduzieren hat man, die Architektur der monolithischen Struktur umgebaut. Ziel dabei, dass so viele Prozesse wie möglich außerhalb des Kernel-Modus zu verlagern. In dieser Architektur hat man einen minimaler Mikrokern, der Kernel-Modus abläuft. Da heißt bei dieser Architektur enthalt der Kernel keine "Daten" über Hardware. So laufen beispielsweise Grafiktreiber im sogenannten User-Mode.

b) Im Gegensatz zur monolithischen Struktur enthalten Betriebssysteme mit Mikrokernel in ihrer Architektur einen zusätzlichen Kernel. Hierdurch ist es möglich zu jedem Zeitpunkt auf alle (Hardware-)Schnittstellen zurückzugreifen. Hierdurch laufen alle Prozesse (z.B, Speicherverwaltung) schneller ab, als bei anderen Betriebssystem-Architekturen.

5) Was sind die Nachteile einer Mikrokernel-Architektur?

a) Durch den zusäzlichen Einbau eines Kernels in die Architektur des Betriebssystems ist diese Architektur deutlich teuerer als vergleichbare Betriebsystem-Architekturen.

b) Ein Nachteil der Mikrokernel-Architektur ist die geringere Geschwindigkeit der Prozesse. Durch die Trennung in Kernel-Modus und User-Modus ist ein "Switchen" zwischen den einzelnen Prozessen und dem Kernel notwendig.

6) Bei Betriebssystemen unterscheidet man (auch) nach geschlossenen und offener Systemen. Was sind typische Beispiele für solche Betriebssystem-Archtitekturen?

a) Bei dieser Unterscheidung unterscheidet man nach dem Benutzerzugang. Offene Betriebssysteme verfügen über eine offen zugängliche Benutzerschnittstelle. Geschlossene Betriebssystem-Architektur sind beispielsweise Windows, Apple iOS, offene Architektur sind Android oder Linux

b) Heutzutage unterscheidet man kaum noch diese Arten von Betriebssystemen. Offene Betriebssysteme sind Betriebssyteme, die sowohl im Kernel-Modus als auch User-Modus laufen, während geschlossene Betriebssysteme nur im Kernel-Modus laufen. Beispiel für geschlossene Betriebssysteme ist Linux, ein Beispiel für ein offenes Betriebssystem ist Windows.

7) Oft fällt im Zusammenhang "Betriebssystem-Architektur" auch der Begriff "Schichtenmodell". Was versteht man unter dem Schichtenmodell bei Betriebssystemen?

a) Das Schichtenmodell zeigt die einzelnen Komponenten eines Betriebssystems (=> übersichtliche Darstellung). Die einzelnen Schichten sind u.a. Prozessorverwaltung, Speicherverwaltung, Gerätesystem und Dateisystem. Wichtig: Die einzelnen Schichten des Modells können nur auf Schichten zurückgreifen, die näher an am Bereich "Hardware/Maschine" liegen und niemals andersrum

b) Unter dem Schichtenmodell bezeichnet man, dass ein Computer/Maschiene aus Hard- und Software besteht. Wichtig: Nach dem Schichtmodell können einzelne Schichten nur auf Schichten zurückgreifen, die weiter weg vom Bereich "Hardware/Maschine" liegen

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