Betriebssysteme

Das Lehrbuch gibt einen anschaulichen Überblick über die wichtigsten Mechanismen eines Betriebssystems und über aktuelle Konzepte. Neben den klassischen Einprozessorsystemen werden auch Multiprozessorsysteme, Netzwerkcomputer und Real-Time-Systeme vorgestellt. Ebenso werden die Themen Speichermanagement, Gerätetreiber, Netzanbindung und Benutzeroberflächen behandelt. Alle Konzepte und Mechanismen werden an den beiden populären Betriebssystemen Unix und Windows NT verdeutlicht, so daß der Leser die eigenen Erfahrungen in einen größeren Zusammenhang einordnen kann. Fragen, Verständnisaufgaben und Musterlösungen geben außerdem praktische Lernhilfen. In der vorliegenden dritten Auflage wurden Ergänzungen und Aktualisierungen vorgenommen.

Das Lehrbuch gibt einen anschaulichen Überblick über die wichtigsten Mechanismen eines Betriebssystems und über aktuelle Konzepte. Neben den klassischen Einprozessorsystemen werden auch Multiprozessorsysteme, Netzwerkcomputer und Real-Time-Systeme vorgestellt. Ebenso werden die Themen Speichermanagement, Gerätetreiber, Netzanbindung und Benutzeroberflächen behandelt. Alle Konzepte und Mechanismen werden an den beiden populären Betriebssystemen Unix und Windows NT verdeutlicht, so dass der Leser die eigenen Erfahrungen in einen größeren Zusammenhang einordnen kann. Fragen, Verständnisaufgaben und Musterlösungen geben außerdem praktische Lernhilfen. In der vorliegenden zweiten Auflage wurden Ergänzungen und Aktualisierungen vorgenommen, die insbesondere auch das Erscheinen von Windows NT 5.0, genannt Windows 2000, berücksichtigen.

Übersicht.- 1.1 Einleitung: Was ist ein Betriebssystem?.- 1.2 Betriebssystemschichten.- 1.3 Schnittstellen und virtuelle Maschinen.- 1.4 Software-Hardware-Migration.- 1.5 Betriebssystemaufbau.- 1.5.1 Systemaufrufe.- 1.5.2 Beispiel UNIX.- 1.5.3 Beispiel Mach.- 1.5.4 Beispiel Windows NT.- 1.6 Mehrprozessorarchitekturen.- 1.7 Aufgaben.- Prozesse.- 2.1 Prozeßzustände.- 2.1.1 Beispiel UNIX.- 2.1.2 Beispiel Windows NT.- 2.1.3 Leichtgewichtsprozesse.- 2.1.4 Beispiel UNIX.- 2.1.5 Beispiel Windows NT.- 2.1.6 Aufgaben.- 2.2 Prozeßscheduling.- 2.2.1 Zielkonflikte.- 2.2.2 Non-preemptives Scheduling.- 2.2.3 Preemptives Scheduling.- 2.2.4 Multiple Warteschlangen und multiple Scheduler.- 2.2.5 Scheduling in Echtzeitbetriebssystemen.- 2.2.6 Scheduling in Multiprozessorsystemen.- 2.2.7 Stochastische Schedulingmodelle.- 2.2.8 Beispiel UNIX: Scheduling.- 2.2.9 Beispiel: Scheduling in Windows NT.- 2.2.10 Aufgaben.- 2.3 Prozeßsynchronisation.- 2.3.1 Race conditions und kritische Abschnitte.- 2.3.2 Signale, Semaphore und atomare Aktionen.- 2.3.3 Beispiel UNIX: Semaphore.- 2.3.4 Beispiel Windows NT: Semaphore.- 2.3.5 Anwendungen.- 2.3.6 Aufgaben.- 2.3.7 Kritische Bereiche und Monitore.- 2.3.8 Verklemmungen.- 2.3.9 Aufgaben.- 2.4 Prozeßkommunikation.- 2.4.1 Kommunikation mit Nachrichten.- 2.4.2 Beispiel UNIX: Interprozeßkommunikation mit pipes.- 2.4.3 Beispiel Windows NT: Interprozeßkommunikation mit pipes.- 2.4.4 Prozeßsynchronisation durch Kommunikation.- 2.4.5 Implizite und explizite Kommunikation.- 2.4.6 Aufgaben zur Prozeßkommunikation.- Speicherverwaltung.- 3.1 Direkte Speicherbelegung.- 3.1.1 Zuordnung durch feste Tabellen.- 3.1.2 Zuordnung durch verzeigerte Listen.- 3.1.3 Belegungsstrategien.- 3.1.4 Aufgaben zur Speicherbelegung.- 3.2 Logische Adressierung und virtueller Speicher.- 3.2.1 Speicherprobleme und Lösungen.- 3.2.2 Der virtuelle Speicher.- 3.3 Seitenverwaltung (paging).- 3.3.1 Prinzip der Adreßkonversion.- 3.3.2 Adreßkonversionsverfahren.- 3.3.3 Gemeinsam genutzter Speicher (shared memory).- 3.3.4 Virtueller Speicher in UNIX und Windows NT.- 3.3.5 Aufgaben zu virtuellem Speicher.- 3.3.6 Seitenersetzungsstrategien.- 3.3.7 Modellierung und Analyse der Seitenersetzung.- 3.3.8 Beispiel UNIX: Seitenersetzungsstrategien.- 3.3.9 Beispiel Windows NT: Seitenersetzungsstrategien.- 3.3.10 Aufgaben zur Seitenverwaltung.- 3.4 Segmentierung.- 3.5 Cache.- 3.6 Speicherschutzmechanismen.- 3.6.1 Speicherschutz in UNIX.- 3.6.2 Speicherschutz in Windows NT.- 3.6.3 Sicherheitsstufen.- Dateiverwaltung.- 4.1 Dateisysteme.- 4.2 Dateinamen.- 4.2.1 Dateitypen und Namensbildung.- 4.2.2 Pfadnamen.- 4.2.3 Beispiel UNIX: Der Namensraum.- 4.2.4 Beispiel Windows NT: Der Namensraum.- 4.3 Dateiattribute und Sicherheitsmechanismen.- 4.3.1 Beispiel UNIX: Zugriffsrechte.- 4.3.2 Beispiel Windows NT: Zugriffsrechte.- 4.3.3 Aufgaben.- 4.4 Dateifunktionen.- 4.4.1 Standardfunktionen.- 4.4.2 Beispiel UNIX: Dateizugriffsfunktionen.- 4.4.3 Beispiel Windows NT: Dateizugriffsfunktionen.- 4.4.4 Strukturierte Zugriffsfunktionen.- 4.4.5 Gemeinsame Nutzung von Bibliotheksdateien.- 4.4.6 Speicherabbildung von Dateien (memory mapped files).- 4.4.7 Besondere Dateien (special files).- 4.4.8 Aufgaben.- 4.5 Implementierung der Dateiorganisation.- 4.5.1 Kontinuierliche Speicherzuweisung.- 4.5.2 Listenartige Speicherzuweisung.- 4.5.3 Zentrale indexbezogene Speicherzuweisung.- 4.5.4 Verteilte indexbezogene Speicherzuweisung.- 4.5.5 Beispiel UNIX: Implementierung des Dateisystems.- 4.5.6 Beispiel Windows NT: Implementierung des Dateisystems.- 4.5.7 Aufgaben.- Ein- und Ausgabeverwaltung.- 5.1 Die Aufgabenschichtung.- 5.1.1 Beispiel UNIX: I/O-Verarbeitungsschichten.- 5.1.2 Beispiel Windows NT: I/O-Verarbeitungsschichten.- 5.2 Gerätemodelle.- 5.2.1 Die Geräteschnittstelle.- 5.2.2 Initialisierung der Geräteschnittstellen.- 5.2.3 Plattenspeicher.- 5.2.4 Multiple Plattenspeicher: RAIDs.- 5.2.5 RAM-Disks.- 5.2.6 Serielle Geräte.- 5.3 Modellierung und Implementierung der Treiber.- 5.