Grundlagen der Betriebssysteme

Diese Vorlesung und das zugehörige Labor finden trotz Corona-Krise im Sommersemester 2021 statt. Vorlesungen werden als Aufzeichnungen online bereitgestellt und können zu beliebigen Zeitpunkten konsumiert werden, sind aber mit den Tutorien synchronisiert. Tutorien finden an festen Terminen statt, von denen mehrere zur Auswahl angeboten werden. Wenn Sie an der Veranstaltung teilnehmen wollen, schreiben Sie sich bitte in den dazugehörigen Moodle-Kurs ein, um über den genauen Ablauf informiert zu werden. Die Einschreibung ist ab Anfang April möglich.

 
Titel: Grundlagen der Betriebssysteme
Englischer Titel: Introduction to operating systems
Typ: Vorlesung mit Übung, Modul
Kürzel / Nr.: GdBS / CS2100.003 / 73839
SWS / LP: 3V+1Ü+1L / 7LP
Dozent: Prof. Dr.-Ing. Franz J. Hauck
Betreuer:  Alexander Heß, David Mödinger
Termine: Vorlesung:
online, aufgezeichnet; Beginn am Montag 19.4.2021
Fragestunde:
online, live; Montag, 16:15 -17:00 Uhr; Beginn 19.4.2021
Übung/Tutorium:
gemäß Gruppeneinteilung über Lernplattform Moodle
Lernplattform: Die Veranstaltung wird mit Hilfe der Lernplattform Moodle durchgeführt. Bitte registrieren Sie sich ab Anfang April hier.
Prüfungszulassung: Die erfolgreiche Teilnahme an den Übungsaufgaben ist Voraussetzung für die schriftliche Prüfung. Die exakten Bestimmungen werden in der ersten Vorlesung bzw. Übung bekannt gegeben.
Prüfungstermine:

siehe Prüfungsplanungssystem

Beschreibung und allgemeine Angaben

Einordnung in die Studiengänge: Informatik, B.Sc.: Pflichtveranstaltung
Informatik, Lehramt: Pflichtveranstaltung
Medieninformatik, B.Sc.: Pflichtveranstaltung
Software Engineering, B.Sc.: Pflichtveranstaltung
Informationssystemtechnik, B.Sc.: Pflichtveranstaltung
Mathematik, B.Sc.: Nebenfach Informatik
Elektrotechnik, B.Sc.: Nebenfach Informatik
Lehr- und Lernformen: Grundlagen der Betriebssysteme, 3V+1Ü+1L, 7LP
Verantwortlich: Prof. Dr. Timo Ropinski (Studiendekan)
Unterrichtssprache: Deutsch
Turnus / Dauer: jedes Sommersemester / ein volles Semester
Voraussetzungen (inhaltlich): -
Voraussetzungen (formal): -
Grundlage für (inhaltlich): weiterführende Veranstaltungen zur Technischen und Systemnahen Informatik
Lernergebnisse:

Die Studierenden identifizieren die Grundlagen der Funktionsweise von Rechensystemen aus der Sicht des Betriebssystems. Sie fassen ein Betriebssystem als Ausführungsplattform von Software auf, wie es aus der Perspektive des Programmierers wahrgenommen wird, d.h. sie erkennen dessen konzeptionelle Struktur und sein funktionales Verhalten. Studierende verstehen die fundamentalen Konzepte des Betriebssystems wie Speicher- und Prozessverwaltung sowie der Ein-, Ausgabe.

Nach erfolgreichem Besuch der Veranstaltung sind die Studierenden in der Lage, die Wechselwirkungen zwischen einem Rechensystem, seinen Kommunikationskanälen, der darauf laufenden Systemsoftware und Anwendungen beurteilen zu können. Insbesondere sollen sie die Konsequenzen der Ausführung von Anwendungen und Systemsoftware bis hinab auf die Ebene der Prozessor- Programmierung erkennen können. Sie sind so in der Lage, die Leistung eines Rechensystems auf Ebene des Prozessors, der Systemsoftware und der Anwendung abzuschätzen.

Inhalt:
  • Einführung: Ausführungsplattformen, Historische Entwicklung, Aufbau heutiger Rechner
  • Rechnerarithmetik: Wiederholung Zahlendarstellung und Grundlagen der Rechnerarithmetik, Fließkommadarstellung und -rechnung, Zeichensätze
  • Einführung in Betriebssysteme: Aspekte von Betriebssystemen, Hardware-Unterstützung
  • Prozesse und Nebenläufigkeit: Prozesse, Auswahlstrategien (Scheduling), Aktivitätsträger (Threads), Parallelität und Nebenläufigkeit, Koordinierung
  • Filesysteme: UNIX/Linux, FAT32, NTFS, Journaling-Filesysteme, Limitierung der Plattennutzung
  • Speicherverwaltung: Speichervergabe, Mehrprogrammbetrieb, Virtueller Speicher
  • Rechteverwaltung
  • Ein-/Ausgabe und Gerätetreiber: Geräteaufbau, Treiberschnittstelle und Treiberimplementierung, UNIX/Linux, Windows I/O-System, Festplattentreiber, Treiber für weitere Geräte
  • Virtualisierung
Literatur:
  • A. S. Tanenbaum. Moderne Betriebssysteme. 3. Auflage, Pearson, 2009.
  • A. Silberschatz, P. B. Galvin, G. Gagne. Operating system concepts. 9. Auflage, John Wiley, 2012.
  • W. Stallings. Operating systems: internals and design principles. 8. Auflage, Pearson, 2014.
Bewertungsmethode: schriftliche Modulprüfung; Anmeldung setzt erfolgreiche Teilnahme an Übungen voraus
Notenbildung: Note der Modulprüfung