Das Betriebssystem ist das bindeglied zwischen Hardware und Software. Oft wird eine Summe von Betriebssystemkern (Kernel) und wichtige Systemprogrammen als Betriebssystem verstanden. Zudem stellt ein Betriebssystem Schnittstellen (APIs) zwischen Software und Hardware bereit. Die wichtigste Aufgabe eines Betriebssystems ist die Resourcenverwaltung.
Aufgaben eines Betriebssystems
Prozessverwaltung
Damit mehrere Benutzer gleichzeitig und/oder ein Benutzer gleichzeitig mehrere Aktionen durchführen kann ohne sich in die Quere zu kommen müssen diese Prozesse verwaltet werden. Ein Prozess ist z. B. ein gestartetes Programm.
Speicherverwaltung
Zuteilen von Speicherbereichen an laufende Prozesse, Schutz der Speicherbereiche vor unbefugten Zugriffen, bei Speicherengpässen: Auslagern (swapping) von ganzen oder von Teilen (paging) von Prozessen auf die Platte in Dateien (swap file, page file) oder Partitionen (swap partition)
Dateiverwaltung
Zuteilung von Plattenplatz für Programme, Benutzer und Systemdienste, Schreiben, Lesen und Strukturieren der Daten auf Massenspeichern. Dafür Stellt der Kernel eine API für die Entsprechenden Dateisysteme zur Verfügung.
Geräteverwaltung
Der kontrollierte Zugriff auf Hardware wie z. B. Eingabe- und Ausgabe Geräte der Anwender wird mittels Gerätetreiber ermöglicht.
Eigenschaften von Betriebssystemen
Multitasking
Beim Multitasking werden NICHT mehrere Programme gleichzeitig ausgeführt, sondern den Programmen werden lediglich Zeit Slots (Zeitscheiben) zu gewiesen in denen sie Arbeiten dürfen. Dies wird von einem Schedular verwaltet.
Mehrprozessorbetrieb
Moderne Betriebssysteme unterstützten mehrere Prozessorkerne auf einmal. Dadurch können in jedem Kerne jeweils EINE aufgabe pro Kern gleichzeitig durchgeführt werden.
Multi-Threading
Um ein Programm n och schneller laufen zu lassen besteht die möglichkeit des Multi-Threadings. Dabei werden Programm-Schnipsel Threads auf verschiedene Kerne gleichzeitig aufgeteilt. Dies muss aber von dem Betriebssystem, dem Programm, und der Hardware unterstützt sein.
CPU-Ringe
Ein Betriebssystem wird gerne in Ringen Dargestellt.
Kernel-Mode oder auch Ring 0 ist der Teil, der mit der Hardware direkt Kommuniziert. Er stellt APIs bereit, wodurch der User über den Ring 3 (User-Mode) auf die Hardware zugreifen kann.