Der Kurs "Betriebssysteme" bietet eine umfassende Einführung in die Grundlagen und fortgeschrittenen Konzepte von Betriebssystemen, die eine essenzielle Rolle in der Informatik spielen. Im Laufe des Kurses werden die folgenden Themen behandelt:
Geschichte:
Wir beginnen mit einem Blick in die Geschichte der Betriebssysteme, um die Entwicklung und den Fortschritt von den ersten einfachen Systemen bis hin zu den modernen, komplexen Betriebssystemen nachzuvollziehen. Dabei werden die Meilensteine und bedeutenden Systeme wie UNIX, Windows und Linux betrachtet, die die Entwicklung maßgeblich beeinflusst haben.
Allgemeines zum Betriebssystem:
Im nächsten Abschnitt des Kurses gibt es eine Einführung in die grundlegenden Funktionen und Aufgaben eines Betriebssystems. Es wird erläutert, wie das Betriebssystem als Vermittler zwischen Hardware und Anwendungssoftware fungiert und dabei Aufgaben wie Prozessmanagement, Speicherverwaltung, Geräte- und Dateiverwaltung sowie die Bereitstellung von Schnittstellen übernimmt.
Ein zentraler Bestandteil des Kurses ist die detaillierte Betrachtung der Prozess- und Speicherverwaltung:
Prozessverwaltung: Hier werden die Konzepte von Prozessen und Threads, Scheduling-Algorithmen, Synchronisation und Interprozesskommunikation behandelt. Die Studierenden lernen, wie das Betriebssystem mehrere Prozesse verwaltet und Ressourcen effizient zuteilt.
Speicherverwaltung: In diesem Abschnitt wird erklärt, wie das Betriebssystem den Hauptspeicher organisiert und verwaltet. Themen wie virtuelle Speicherverwaltung, Paging, Segmentierung und Speicherzuweisung werden eingehend besprochen.
Ein weiterer wichtiger Kursinhalt ist die Verwaltung von Ein-/Ausgabegeräten und Dateien durch das Betriebssystem:
Geräteverwaltung: Hier schauen wir uns an wie das Betriebssystem den Zugriff auf verschiedene Hardwaregeräte koordiniert, Treiber verwendet und die Ein-/Ausgabeoperationen steuert.
Dateiverwaltung: Dieser Teil des Kurses umfasst die Struktur und Organisation von Dateien und Verzeichnissen, Dateisysteme und die Mechanismen zur Datei- und Verzeichnisoperation.
Dateisystem:
Das Dateisystem ist ein essenzielles Thema, das die Methoden und Strukturen beschreibt, mit denen das Betriebssystem Daten speichert und organisiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Themen wie Datensicherheit, Datenintegrität und Backup-Strategien.
Zum Abschluss des Kurses wird das Sicherheitsproblem Meltdown besprochen, ein schwerwiegender Hardwarefehler, der 2018 entdeckt wurde und viele moderne Prozessoren betrifft. Anhand dieses Beispiels wird gezeigt, wie wichtig das Verständnis der internen Funktionsweise von Betriebssystemen ist, um solche Angriffe zu verstehen und abzuwehren. Ziel ist es aufzuzeigen, wie Schwachstellen in der Prozess- und Speicherverwaltung ausgenutzt werden können und welche Maßnahmen zur Abwehr solcher Angriffe ergriffen werden können.
Geschichte:
Wir beginnen mit einem Blick in die Geschichte der Betriebssysteme, um die Entwicklung und den Fortschritt von den ersten einfachen Systemen bis hin zu den modernen, komplexen Betriebssystemen nachzuvollziehen. Dabei werden die Meilensteine und bedeutenden Systeme wie UNIX, Windows und Linux betrachtet, die die Entwicklung maßgeblich beeinflusst haben.
Allgemeines zum Betriebssystem:
Im nächsten Abschnitt des Kurses gibt es eine Einführung in die grundlegenden Funktionen und Aufgaben eines Betriebssystems. Es wird erläutert, wie das Betriebssystem als Vermittler zwischen Hardware und Anwendungssoftware fungiert und dabei Aufgaben wie Prozessmanagement, Speicherverwaltung, Geräte- und Dateiverwaltung sowie die Bereitstellung von Schnittstellen übernimmt.
Ein zentraler Bestandteil des Kurses ist die detaillierte Betrachtung der Prozess- und Speicherverwaltung:
Prozessverwaltung: Hier werden die Konzepte von Prozessen und Threads, Scheduling-Algorithmen, Synchronisation und Interprozesskommunikation behandelt. Die Studierenden lernen, wie das Betriebssystem mehrere Prozesse verwaltet und Ressourcen effizient zuteilt.
Speicherverwaltung: In diesem Abschnitt wird erklärt, wie das Betriebssystem den Hauptspeicher organisiert und verwaltet. Themen wie virtuelle Speicherverwaltung, Paging, Segmentierung und Speicherzuweisung werden eingehend besprochen.
Ein weiterer wichtiger Kursinhalt ist die Verwaltung von Ein-/Ausgabegeräten und Dateien durch das Betriebssystem:
Geräteverwaltung: Hier schauen wir uns an wie das Betriebssystem den Zugriff auf verschiedene Hardwaregeräte koordiniert, Treiber verwendet und die Ein-/Ausgabeoperationen steuert.
Dateiverwaltung: Dieser Teil des Kurses umfasst die Struktur und Organisation von Dateien und Verzeichnissen, Dateisysteme und die Mechanismen zur Datei- und Verzeichnisoperation.
Dateisystem:
Das Dateisystem ist ein essenzielles Thema, das die Methoden und Strukturen beschreibt, mit denen das Betriebssystem Daten speichert und organisiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Themen wie Datensicherheit, Datenintegrität und Backup-Strategien.
Zum Abschluss des Kurses wird das Sicherheitsproblem Meltdown besprochen, ein schwerwiegender Hardwarefehler, der 2018 entdeckt wurde und viele moderne Prozessoren betrifft. Anhand dieses Beispiels wird gezeigt, wie wichtig das Verständnis der internen Funktionsweise von Betriebssystemen ist, um solche Angriffe zu verstehen und abzuwehren. Ziel ist es aufzuzeigen, wie Schwachstellen in der Prozess- und Speicherverwaltung ausgenutzt werden können und welche Maßnahmen zur Abwehr solcher Angriffe ergriffen werden können.