Es spielt keine Rolle, ob Sie verwenden Windows, Linux, macOS oder ein anderes Betriebssystem. Sie alle erfüllen dieselbe Funktion, nämlich die Kommunikation der Software mit der Hardware, das Management von Routinen und Prozessen und viele andere Aufgaben. Welche Rolle spielt das Betriebssystem in Ihrem System und wie hängt es mit der Hardware zusammen?
Jeder PC ist nichts anderes als ein integriertes Hard- und Softwaresystem, bei dem das Betriebssystem das sozusagen wichtigste Programm ist, indem es als Brücke zwischen den Programmen und der Hardware selbst dient. Ohne das Betriebssystem könnten die Programme dann nicht mit der Hardware interagieren, da es sich um zwei verschiedene Welten handelt: die erste, die im Wesentlichen nicht greifbar ist und die von Programmen oder Software ist, und die zweite, die von Prozessoren. und die Erinnerungen.
Wenn einer von uns eine Anwendung auf dem Computer verwendet, verwenden wir in Wirklichkeit nicht nur diese Anwendung, sondern die Anwendung verwendet das Betriebssystem, das wiederum die Hardware verwendet. Wenn Sie also zum Beispiel jetzt eine E-Mail Wenn Sie diesen Artikel lesen, müssen Sie wissen, dass das, was Sie auf dem Bildschirm sehen, das Produkt dieser Beziehung zwischen Software, Betriebssystem und Hardware ist.
Die ersten Betriebssysteme waren einfach, aber mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Hardware wurde es ihnen möglich, immer mehr Dinge zu tun, während das Betriebssystem sie gleichzeitig verwalten musste. Wir dürfen auch nicht die große Vielfalt an Hardware vergessen, die es heute für PCs gibt. Die meisten sind generische Produkte, aber andere erfordern eine spezielle Kommunikation, um richtig zu funktionieren.
Das Betriebssystem entscheidet, was, wo und wann die Dinge laufen
Programme sind nichts anderes als eine Reihe von sequentiellen Anweisungen, die die CPU ausführen muss, es ist wahr, dass ein Programm Sprünge und Schleifen hat, wenn wir streng sind, ist ein Programm nichts anderes als das. Innerhalb jedes Programms kann es mehrere Unterprogramme geben, die parallel oder seriell ablaufen. Wie dem auch sei, diese müssen auf der CPU ausgeführt werden und es gibt Dutzende von Routinen und Prozessen, die das Betriebssystem ständig verwalten muss.
Die Programme entscheiden nicht, welche Prozess oder Routine wird in jedem Moment ausgeführt, weder wo noch wann. Dies ist die Arbeit des Kernels des Betriebssystems, der die verschiedenen Prozesse verwaltet. Sicherlich haben Sie schon einmal den Task-Manager, speziell auf die Registerkarte Hintergrundprozesse, gegeben.
Nun, all das muss das Betriebssystem verwalten und zwar so, dass jedes der Programme die benötigte Rechenzeit von der CPU bekommt. Wenn ein Programm oder der PC langsam ist, liegt dies daran, dass das Betriebssystem nicht genügend Leistung (oder ggf. Optimierung) von der CPU hat, um seine täglichen Aufgaben zu erledigen.
VIP-Client auf RAM und Prozessor
Das Betriebssystem läuft wie die anderen Programme in RAM, aber um zu verhindern, dass der Rest der Programme den Betrieb stört und sogar die vom Betriebssystem verarbeiteten Daten und Anweisungen ändert, wird ein RAM-Speicherplatz reserviert ausschließlich für das Betriebssystem auf die unter normalen Bedingungen kein anderes Programm unter keinen Umständen kann.
Denn das Betriebssystem ist dasjenige, das kommuniziert mit der Hardware, es hat eine Hierarchie, die über dem Rest der Programme liegt, da das Betriebssystem bei der Verwaltung der Ausführung der Routinen auch Zugriff hat in den RAM-Speicher der Programme . Mit anderen Worten, das Betriebssystem ist wie eine Haushälterin, die Zugriff auf alle Räume in der Villa hat, die als Speicher dienen würden, während die Programme nur begrenzten Zugriff hätten. Wenn wir ein virtualisiertes Betriebssystem betreiben, dann ist der Hypervisor des Betriebssystems derjenige, der direkten Zugriff auf die Hardware hat.
Nichts ist jedoch perfekt und manchmal können Sicherheitslücken entstehen, die von bestimmten Programmen ausgenutzt werden, um Code im Betriebssystembereich auszuführen. Computerviren werden zum Beispiel so genannt, weil sie es schaffen, den dem Betriebssystem zugewiesenen Teil des Speichers mit ihrem Code zu infizieren, wodurch sie sich seiner Kontrolle entziehen können.
Kommunikation zwischen Betriebssystem und Hardware
Im PC erfolgt der Zugriff auf die Hardware unter Verwendung von bestimmte Speicheradressen , die beim Senden von Daten an sie keinen Lese- oder Schreibeffekt derselben im RAM verursachen, sondern am Ende eine spezifische Aktion auf der mit dieser Speicheradresse verknüpften Hardware erzeugen. Entweder automatisch oder falls dies nicht der Fall ist, dienen die Daten als Eingabemethode für diese Funktion. Aufgrund der enormen Menge an ausgeführten Routinen und Prozessen werden heute Treiber verwendet, um die Programme mit der Hardware zu kommunizieren.
Wenn das Betriebssystem Zugriff auf bestimmte Hardwarefunktionen erfordert, macht es daher die Treiber funktionieren. Ein Fahrer ist nichts anderes als ein Abstraktion wie Hardware funktioniert. In der Informatik nennen wir Abstraktion ein Programm, das ein Element so weit wie möglich emuliert. Im speziellen Fall des Treibers emuliert er nicht die gesamte Hardware, sondern emuliert dessen Kommunikationsinterface . Der Treiber selbst ist dann derjenige, der dies in Anweisungen umwandelt, die die Hardware versteht, damit das Betriebssystem mit den verschiedenen Komponenten und Geräten auf dem PC kommunizieren kann.
Trotz der Tatsache, dass in der x86-Architektur die Adressierung von Speicher und E / A auf praktischer Ebene vereinheitlicht und heute getrennt ist, da der Zugriff im Allgemeinen zwar über die MMU , es ist der IOMMU das ist für die Kommunikation mit Peripheriegeräten zuständig, die der ersten untergeordnet sind.
Kurzum, Hardware und Betriebssystem gehören dazu, sie funktionieren ohnehin nicht alleine und sie brauchen einen dritten Akteur wie Treiber, was das gesamte Framework in all seinen Funktionen noch komplizierter macht.
