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Betriebssystem

 

[Abk. BS, engl. operating system, Abk. OS], die Software, welche die Hardware eines Computers verwaltet und steuert (z. B. Arbeitsspeicher, Laufwerke, Tastatur, Bildschirm) und mit dem Bedarf von Anwendungsprogrammen koordiniert. Das Betriebssystem sorgt dafür, dass der Benutzer nach dem Einschalten mit dem Computer arbeiten kann, dass er also Anwendungsprogramme starten, benutzen und wieder beenden kann. In einem Netzwerk stellt das Betriebssystem u. a. sicher, dass mehrere Anwender gleichzeitig störungsfrei arbeiten können. Deshalb ist das Betriebssystem unabdingbar für den Rechnerbetrieb. Es wird beim Startvorgang in den Arbeitsspeicher geladen (Booten).

 

Die meisten Arbeiten versieht das Betriebssystem im Hintergrund; sie bleiben dem Benutzer also verborgen. Deshalb spielt das Betriebssystem für den Anwender scheinbar eine untergeordnete Rolle und wird oft wie ein Teil des Computers angesehen. Die wichtigsten Aufgaben eines Betriebssystems sind:

 

- Verfügbarmachung der installierten/angeschlossenen Hardware: Das Betriebssystem lädt alle Dateien, die zum Betreiben der Hardware-Elemente (Grafikkarte, Bildschirm, Tastatur, Maus, Laufwerke usw.) benötigt werden (Treiber, Systemerweiterungen). Dabei werden die technischen Einzelheiten vom Betriebssystem so gekapselt, dass sie weder dem Bediener noch einem Anwendungsprogramm sichtbar sind. Beispielsweise übersetzt das Betriebssystem reale Adressen in virtuelle Adressen oder es teilt dem realen Diskettenlaufwerk den Namen »A:« zu, über den dieses Gerät angesprochen wird.

 

- Koordination und Zuteilung von Betriebsmitteln: Dies ist die Kernaufgabe eines modernen Betriebssystems. Wichtige Betriebsmittel sind Prozessorkapazität, Hauptspeicher, sonstige Speicher und Ein-/Ausgabeeinheiten. Die Zuteilung der Prozessorkapazität zu den einzelnen Prozessen beim Multitasking bestimmt den zeitlichen Ablauf von Programmen.

 

- Steuerung und Kontrolle des Datenflusses zwischen Software und Hardware: Dazu gehören das Laden und Kontrollieren der Anwenderprogramme, die Weitergabe von Benutzereingaben, Behandlung von Fehlern und die Verwaltung von Benutzerrechten.

 

- Bereitstellung von Dienstprogrammen: Hilfsprogramme zur Datensicherung, Texteingabe (Editor), Telekommunikation, Spracheingabe, Zeichnen, Rechnen usw.

 

- Organisation und Verwaltung des Dateisystems: Die Dateien werden nach einem bestimmten Prinzip organisiert und in Katalogen verwaltet. Der Nutzer kann Verzeichnisse und Dateien anlegen oder löschen oder zu einem bestimmten Verzeichnis wechseln.

 

- Schnittstelle für Anwendungsprogramme: Bereitstellung von Betriebssystemfunktionen für Anwendungsprogramme (API). Diese Schnittstelle wird von den Anwendungsprogrammierern genutzt. Damit können Anwendungsprogramme z. B. auf bestimmte Hardware-Komponenten zugreifen (etwa greift ein Textprogramm beim Befehl »Drucken« auf die entsprechende Funktion des Betriebssystems zurück) oder z. B. eine betriebssystemgesteuerte Bildschirmanzeige verwenden. Da diese Schnittstelle sich bei den einzelnen Betriebssystemen unterscheidet, laufen Anwendungsprogramme nicht unter allen Betriebssystemen.

 

- Benutzerschnittstelle: Über diese kommuniziert der Benutzer oder der Systemverwalter mit dem Computer. Sie ist heutzutage gewöhnlich als grafische Benutzeroberfläche realisiert. Zur Benutzerschnittstelle eines Betriebssystems zählt man auch den Kommando-Interpreter (Befehlsprozessor). In manchen, vor allem in Unix-basierten Betriebssystemen, wird die Benutzerschnittstelle nicht dem Betriebssystemkern zugerechnet und daher als Shell bezeichnet. Über die Benutzerschnittstelle kann der Benutzer den Computer konfigurieren, d. h. die Einstellungen an die gewünschten Anforderungen (im Rahmen des Möglichen) anpassen, z. B. die Bildschirmauflösung einstellen.

 

Bei Betriebssystemen, die mehrere Benutzer zulassen, also Netzwerkbetriebssystemen, kommt noch die Organisation des Mehrbenutzerbetriebs hinzu. Dabei werden Anwendungsprogramme vor unerlaubtem Mehrfachzugriff geschützt, Datenbestände, auf die mehrere Anwender zugreifen, auf einem wohl definierten aktuellen Stand gehalten und Benutzerdaten vor fremden Zugriffen geschützt.

 

Die Arbeitsbereiche, die vom Betriebssystem übernommen werden, haben sich im Lauf der Entwicklung stark erweitert. So erledigt ein modernes Betriebssystem viele Aufgaben, die früher den Anwendungsprogrammen überlassen waren, etwa die Organisation der Bildschirmdarstellung. Außerdem erhöht sich gewöhnlich die Zahl der im Lieferumfang enthaltenen Dienstprogramme mit jeder neuen Version (z. B. enthalten Windows ME, 2000 und XP anders als die Vorgängerversionen anstelle der Datei Medienwiedergabe das viel komplexere Programm Mediaplayer).

 

In der Regel ist auf einem Computer nur ein Betriebssystem aktiv, das genau auf den jeweiligen Rechnertyp (PC, Workstation, Großrechner) zugeschnitten ist. Die bedeutendsten Betriebssysteme für Heimanwender sind Windows 9x, Windows ME, Windows XP für den PC und MacOS für Macintosh-Computer. Diese Betriebssysteme sind gewöhnlich beim Rechnerkauf schon installiert. Früher spielte DOS eine dominierende Rolle, Anfang der 1990er-Jahre hatte auch OS/2 einen nennenswerten Marktanteil. Für den Mehrbenutzerbetrieb werden Windows NT bzw. Windows 2000 sowie Unix eingesetzt. Letzteres eignet sich zum Betrieb der ganzen Rechnerpalette vom PC über Workstations und Minicomputer bis zum Großrechner. In den letzten Jahren etablierte sich das Unix-basierte Linux als preisgünstige Alternative für ein PC-Betriebssystem. Darüber hinaus gibt es eine praktisch unübersehbare Zahl von weiteren Betriebssystemen, die oft an einen bestimmten Einsatzbereich angepasst sind. Spezielle Netzwerkbetriebssysteme (z. B. Windows NT Server, Novell Netware) bieten z. B. besondere Netzwerkfunktionen an, Echtzeitbetriebssysteme (Echtzeitsysteme) verarbeiten Anforderungen besonders rasch.