Betriebssystemkomponenten

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Steuerprogramme:

• Die Steuerprogramme (engl. control program) haben die Bearbeitung der Benutzeraufträge im Rechner sicherzustellen. Hierzu gehört die Auftragsverwaltung, die Steuerung der Verarbei-tungsprozesse bei der Auftragsabwicklung, insbesondere die Zuteilung der benötigten Betriebsmittel (= Prozeßverwaltung) und die Verwaltung der Benutzerdaten (= Datenverwaltung).


Die Steuerprogramme sind für den Betrieb eines Rechners von so wesentlicher Bedeutung, dass sie im privilegierten Zustand ablaufen. Das heißt, dass diese immer dann die Kontrolle erhalten, wenn Konflikte zu lösen sind, die vom einzelnen Benutzerprogramm nicht bewältigt werden können.

Der Benutzer beschreibt in seinem Auftrag an den Rechner die zu lösende Aufgabe. Die Formulierung der Aufgabe erfolgt in der Kommandosprache (engl. job control language JCL). Bei der Dialogverarbeitung werden die Kommandos, die der Benutzer eingibt, sofort ausgeführt.

Beispiel: Ein namentlich definiertes Programm soll geladen und ausgeführt werden. Das System könnte fragen, welche Daten verarbeitet werden sollen und es könnte z. B. verlangen, dass beispielsweise bestimmtes Papier in den Drucker einzulegen ist.
 

• Die Programme der Auftragsverwaltung (engl. job management) koordinieren und steuern die Auftragsabwicklung für viele, gleichzeitig zur Verarbeitung anstehende Aufträge. Sie ver-richten alle Aufgaben, die bei der Annahme, der Einleitung des Verarbeitungsprozesses und dem Abschluss eines Auftrags bzw. beim Übergang von einem Auftrag zum nächsten anfallen.

Neue Aufträge können auch bei der Eingabe der Datenträger - bei nicht im Dialog abgesetzten Stapelaufträgen - entgegengenommen werden. Eine wesentliche Mittlerfunktion übernimmt hierbei der SPOOL-Betrieb . Während Dialogaufträge in einer Warteschlange zwischengespeichert werden. Die Auftragsverwaltung entscheidet dann aufgrund der laufenden Überwa-chung der Systemlast, wann ein weiterer Auftrag begonnen, d. h ein entsprechender Verarbeitungsprozeß aktiviert werden kann.

Über jeden Auftrag wird in der Auftragsverwaltung Buch geführt, indem Verwaltungsdaten in eine Datei geschrieben werden.

Die Ausführung der Aufträge erfolgt durch sogenannte Prozesse. Ein Prozeß (engl.: task) fasst einen definierten Ablauf von Verarbeitungsschritten (engl. thread) und Zugriffsrechte auf Ressourcen - insbesondere einen Bereich des Arbeitsspeichers - die von diesem Ablauf benötigt werden, zu einer Einheit zusammen.

Manche Aufträge lassen sich logisch besser als Zusammenwirken mehrerer Abläufe beschreiben, die auf gemeinsame Speicherzellen zugreifen. Prozesse, die aus mehreren solchen Abläufen bestehen bezeichnet man als mehrläufige Prozesse.
 

• Die Programme der Prozeßverwaltung (engl. task management) steuern die kurzfristige Zuteilung von Betriebsmitteln durch die Verwaltung der hierauf wartenden Prozesse.


Beim Mehrprogrammbetrieb (= multiprogramming) werden die Benutzeraufträge zeitlich verzahnt bearbeitet, wobei die benötigten Betriebsmittel wechselseitig zugeteilt werden. Wird ein laufender Prozeß unterbrochen, so wird die Prozeßverwaltung aktiviert. Diese analysiert die Unterbrechungsursache und leitet daraus resultierende Maßnahmen ein.

Die Prozeßverwaltung organisiert die Zuteilung des Zentralprozessors auf die hierauf wartenden Prozesse nach Kriterien wie Prioritäten, Warteschlangenposition, Ein-Ausgabeintensität oder verbrauchte Prozessorzeit. Eine einfache Methode, bei der die Rechenleistung jedem wartenden Prozeß reihum eine feste Zeit überlassen wird, bietet das Zeitscheibenverfahren.

Es ist ein Qualtitätsmerkmal von PC-Betriebssystemen, ob die Zuteilung von Rechnerzeit zu den einzelnen Prozessen beziehungsweise Threads "vollautomatisch" durch die Prozeßverwaltung erfolgt = präemtives Multitasking oder ob hierzu die aktive Mitwirkung der Anwendungen = kooperatives Multitasking nötig ist.
 

• Die Programme der Datenverwaltung (engl. data management) katalogisieren und verwalten Dateien, steuern den Datentransfer zwischen Arbeitsspeicher und externen Speichern und bieten für die Verarbeitung von Dateien verschiedene Zugriffsmethoden.


Die Katalogisierung und Verwaltung von Dateien erfolgt durch Kommandos der Auftragssprache. Mit ihnen kann der Benutzer seine Dateien identifizieren, speichern, wieder auffinden, kopieren, mit Zugriffsbeschränkungen und Schutzwörtern versehen, für andere Benutzer verwendbar erklären und löschen.

Zur Verarbeitung muß eine Datei - oder Teile davon - in den Arbeitsspeicher gebracht und nach der Verarbeitung wieder auf den externen Speicher zurückgeschrieben werden. Die Zugriffsmethoden sorgen dabei automatisch für die Zuordnung der logischen Sätze zu physikalischen Blöcken und erledigen die Übertragung.
 

Übersetzungsprogramme

Die Sprachübersetzer werden im Rahmen eines Auftrags in Dialog- oder Stapelbetrieb aufgerufen und laufen wie Anwendungsprogramme ab. Neben dem eigentlichen Übesetzungsvorgang werden in bezug auf das Quellenprogramm Syntaxprüfungen durchgeführt und evtl. Fehlermeldungen ausgegeben.

• Ein Assemblierer oder Assembler ist ein Übersetzungsprogramm, das in einer Assemblersprache abgefaßte Quellenanweisungen in Zielanweisungen der zugehörigen Maschinensprache umwandelt (assembliert). Bei der Assemblierung wird jeweils ein Assemblerbefehl in einen Maschinenbefehl übersetzt (1 : 1-Übersetzung).

 
• Ein Kompilierer oder Compiler ist ein Übersetzungsprogramm, das in einer höheren Pro-grammiersprache abgefaßte Quellenanweisungen in Zielanweisungen einer maschinenorien-tierten Programmiersprache umwandelt.

 
• Ein Interpreter ist ein Programm, das in einen Computer eingegebene Quellenanweisungen in einer höheren Programmiersprache sofort übersetzt und ausführt.

Dienstprogramme

Binder (engl. linker) und Lader (engl. loader) gehören zu den am häufigsten benutzten Dienstprogrammen. Sie helfen den Benutzern, die übersetzten Programme zum Ablauf zu bringen. Die vom Assemblierer bzw. Kompilierer erzeugten Objektprogramme sind noch nicht ablauffähig, weil noch im Quellenprogramm verlangte Programmteile, wie z. B. Ein-/Ausgabeprozeduren, hinzugefügt werden müssen. Ferner müssen in verschiedenen Übersetzungsläufen erzeugte Objektprogramm-Module "zusammengebunden" werden. Diese Aufgabe übernimmt der Binder.