Operating Systems (SysInf-3)
Vorlesung mit Übungen
Studiengänge
- Bachelor-Studiengang Informatik
- Bachelor-Studiengang Wirtschaftsinformatik
- Zwei-Fächer-Bachelor-Studiengang
Beschreibung
Es werden die grundlegenden Aufgabenstellungen und Funktionsweisen von Betriebssystemen vorgestellt. Speicher-, Prozessor- und Externspeicherverwaltung werden vertieft behandelt. Im Ausblick wird auf moderne Konzepte für Mehrkern-Prozessoren und virtuelle Maschinen eingegangen. Bei all diesen Themen wird durchgängig gefragt, wie die nebenläufige bzw. parallele Bearbeitung von Programmen organisiert werden kann und wie Programmierung und Betrieb von Rechensystemen durch verschiedene Virtualisierungskonzepte effizienter gemacht werden können.
Die Studierenden sollen die gemeinsamen Prinzipien, Konzepte, Methoden und Techniken von komplexen HW/SW-Systemen erkennen und als grundlegend für das Fach Informatik verstehen. Sie sollen dadurch in die Lage versetzt werden, Rechensysteme für die Lösung von Anwendungsproblemen geeignet zu konfigurieren und zu betreiben.
Die nebenläufige und parallele Ausführung von Prozessen trägt maßgeblich zur Effizienz eines Gesamtsystems bei und ist entscheidend für die Auslastung der Betriebsmittel. Allerdings erfordert die verzahnte Verarbeitung den Einsatz von Synchronisationskonzepten, die auf Sperrvariablen, Semaphore, kritischen Abschnitten und Transaktionen basieren, um die Interaktion zwischen den Prozessen und den Zugriff auf die Betriebsmittel zu organisieren. Insbesondere werden allgemeine Methoden für die Verwaltung der Betriebsmittel vorgestellt, welche auf zentralisierten, kooperativen und optimistischen Techniken basieren. Techniken zur Erkennung und Vermeidung von Verklemmungen schließen den Bereich der Ressourcenverwaltung ab. Anschließend werden die vorgestellten Methoden im Kontext der Speicher- und der Prozessorverwaltung detailliert betrachtet. Umgang mit logischen und virtuellen Betriebsmitteln, Speicherhierarchien, Virtualisierung und Caching gehören zu den Schwerpunkten. Beim Scheduling wird die Ablaufplanung für konventionelle Prozesse, Echtzeitsysteme sowie für abhängige Prozesse erläutert. Die Lehrveranstaltung bietet die Grundlagen für weiterführende Veranstaltungen wie Verteilte Systeme, Internet-Kommunikation, Rechnernetze, Echtzeitsysteme und teilweise für Datenbanken und Compilerbau.
Literatur
- Stallings, W.: Operating Systems, 5th ed. Pearson Education International, 2005.
- Silberschatz, A., Galvin, P., Gagne, G.: Operating System Concepts with Java, 7th ed. Wiley 2007.
- Tanenbaum A., Woodhull, A.: Operating Systems, Design and Implementation - the MINIX Book, 3rd ed. Pearson Prentice Hall, 2006. (UB)
- Davis, W.S., Rajkumar, T.M.: Operating Systems: A Systematic View, 6th ed. Pearson Education International, 2005.