Wie funktionieren Betriebssysteme? (Text Version)

"An operating system is the backbone of digital civilization—everything rests on it."

Jeder Computer braucht ein Betriebssystem (OS). Es ist eine Systemsoftware, die zwischen dir und der Computerhardware vermittelt. Dadurch kannst du den Computer verwenden, ohne die Hardware verstehen oder steuern zu müssen.

Das Betriebssystem steuert alle Hardwarekomponenten (z. B. CPU, RAM, Speicher und Ein-/Ausgabegeräte) und Software-Ressourcen. Es koordiniert Aktivitäten wie die Programmausführung, Dateiverwaltung und Geräteverwaltung.

Beispiele für Betriebssysteme:

• Windows ist Microsofts Betriebssystem für PCs und Laptops. Es ist bekannt für seine Benutzerfreundlichkeit, die Kompatibilität mit den meisten Programmen und seine weltweite Verbreitung im beruflichen wie auch im privaten Bereich.
• macOS ist das von Apple entwickelte Betriebssystem für Mac-Computer. Es bietet ein klares Design, starke Leistung und ist besonders in kreativen Bereichen wie z.B. Design und Fotografie beliebt.
• Linux ist ein kostenloses, quelloffenes Betriebssystem, das häufig von Entwicklern verwendet und auf Servern eingesetzt wird. Es gilt als flexibel und sicher und ist in zahlreichen Varianten erhältlich, z.B. Ubuntu oder Fedora.

Betriebssysteme findest du nicht nur auf Desktop- oder Laptop-Computern, sondern auch auf mobilen Geräten wie Smartphones und Tablets. Die bekanntesten Beispiele für mobile Betriebssysteme sind:

• Android ist Googles Betriebssystem für Smartphones und Tablets. Es läuft auf den meisten Nicht-Apple-Handys, ist anpassbar und verfügt über einen riesigen App-Store.

• iOS ist das mobile Betriebssystem, das auf iPhones und iPads läuft. Es ist sicher, benutzerfreundlich und eng mit den Apple-Diensten verbunden.

Das Betriebssystem bildet die zentrale Grundlage eines Computers, koordiniert sämtliche Aktivitäten und sorgt dafür, dass Hardware und Software für eine reibungslose und stabile Leistung nahtlos zusammenarbeiten.

5 Hauptfunktionen von Betriebssystemen

• Speicherverwaltung
  Durch die Speicherverwaltung behält das Betriebssystem den Überblick darüber, welche Speicherbereiche aktuell von welchen Programmen genutzt werden.
• Prozessverwaltung
  Die Prozessverwaltung steuert, welche Aufgaben wann, wie lange und in welcher Reihenfolge ausgeführt werden. So wird sichergestellt, dass dein System nicht einfriert, wenn mehrere Apps gleichzeitig aktiv sind.
• Dateiverwaltung
  Eine weitere wichtige Aufgabe ist die Dateiverwaltung. Sie organisiert deine Daten in Ordnern und Dateien, verfolgt, wo alles auf der Festplatte gespeichert ist, und regelt die Lese- und Schreibrechte.
• Geräteverwaltung
  Das Betriebssystem kommuniziert über Treiber mit den Geräten und verwaltet den Zugriff auf gemeinsam genutzte Geräte, z. B. Drucker oder Kameras.
• Benutzeroberfläche
  Das ist die Schnittstelle, die du siehst und über die du mit dem System interagierst. Die meisten Systeme verwenden heute eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) mit Fenstern, Symbolen und Menüs.

Das Betriebssystem arbeitet wie ein Manager, der alle Aktivitäten im Computer verwaltet und koordiniert. Es vermittelt zwischen den Benutzeranwendungen und der Hardware und sorgt dafür, dass die Ressourcen effizient und sicher genutzt werden.

Wenn du ein Programm öffnest:

• lädt das Betriebssystem es in den Arbeitsspeicher.
• plant das Betriebssystem die benötigte CPU-Zeit für die Verarbeitung ein.
• verwaltet das Betriebssystem die Ein-/Ausgabevorgänge (z.B. Tastatur, Maus, Bildschirm).
• stellt das Betriebssystem sicher, dass Daten an der richtigen Stelle im Speicher abgelegt und wieder abgerufen werden.

Beispiel

Stell dir vor, du bearbeitest ein Dokument in einem Textverarbeitungsprogramm (z.B. Microsoft Word). So arbeitet das Betriebssystem dabei:

Du klickst doppelt auf das Programmsymbol
Das Betriebssystem lädt die Anwendung in den Arbeitsspeicher, startet einen neuen Prozess und weist dem Programm CPU-Zeit zu.

Du tippst auf der Tastatur
Das Betriebssystem empfängt die Eingaben vom Tastaturtreiber und leitet sie an das Textverarbeitungsprogramm weiter.

Du klickst auf „Save“
Das Betriebssystem verwendet das Dateisystem, um einen geeigneten Speicherort auf der Festplatte zu finden, die Daten dort abzulegen und die Zugriffsrechte zu verwalten.

Du wechselst zu einer Musik-App.
Das Betriebssystem verwendet einen Scheduler, um den Textverarbeiter zu pausieren und teilt der Musik-App Ressourcen zu. So kannst du später wieder zum Textverarbeitungsprogramm wechseln.