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Betriebsarten

Stapelbetrieb, Dialogbetrieb, Echtzeitbetrieb, Mehrprogrammbetrieb, Spoolbetrieb und Client-/Serverbetrieb.


Autor: Tobias Surmann (incsoft)
Datum: 30-03-2004, 22:20:31
Referenzen: Betriebssysteme und Rechnerstrukturen I
Schwierigkeit: Fortgeschrittene
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Rating: 7.75 (4x bewertet)

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Einleitung

In den verschiedenen Betriebssystemen gibt es unterschiedliche Ansätze zum Ausführen der Rechenoperationen. Diese verschiedenen Betriebsarten haben sich im Laufe der Zeit entwickelt, so dass wir chronologisch vorgehen und die einzelnen Betriebsarten nach ihrem Auftreten entsprechend geordnet, behandeln werden. Vorher müssen wir uns aber im Klaren darüber sein, wie in einem Computer die Arbeit aufgeteilt wird. Eine Aufgabe kann als ein Auftrag (job) bezeichnet werden, dessen Ergebnis nur ermittelt werden kann, wenn die Ergebnisse und Lösungen aller Teilaufträge (tasks) bekannt sind, d.h. der Computer ist in der Lage, die ihm gestellten Aufgaben systematisch abzuarbeiten.

Betriebsarten

Stapelbetrieb

Beim Stapelbetrieb kann man sich einen Auftrag bildlich vorstellen. Nehmen wir an, wir haben einen Stapel Papier, das erste Blatt, welches bearbeitet werden soll, liegt oben. Vergleicht man dies mit dem Stapelbild im Computer, so kann man feststellen, dass der Stapel einem Auftrag entspricht und die Teilaufträge den einzelnen Blättern eines Stapels. Der Computer ist auch in der Lage mehrere verschiedene Stapel nacheinander abzuarbeiten. Obwohl dieses Verfahren schon relativ alt ist, wird es heute dennoch bei sehr rechenintensiven Programmen genutzt, wobei der Durchsatz, d.h. die Anzahl der ausgeführten Operationen pro Zeiteinheit, im Vordergrund steht. Der Nachteil dieses Verfahrens ist allerdings, dass der Benutzer während der Stapelabarbeitung nicht mehr eingreifen kann. Dies bedeutet, dass alle Aufträge bereits vor der Ausführung des Programms vollständig definiert sein müssen.

Dialogbetrieb

Beim Dialogbetrieb sind viele Benutzer über Dialoggeräte direkt mit dem Rechner verbunden. Sie können Aufträge interaktiv definieren und bearbeiten. Hierbei gibt es zwei verschiedene Arten: Teilhaberbetrieb und Teilnehmerbetrieb. Beim Teilhaberbetrieb verwenden alle Benutzer das gleiche Programm (Beispiel: Buchungssystem bei Flughäfen). Beim Teilnehmerbetrieb können die Benutzer unabhängig voneinander Aufträge definieren. Hauptaufgaben des Dialogbetriebs sind eine schnelle Bedienung des Benutzers und die Minimierung der Antwortzeit.

Echtzeitbetrieb

Der Echtzeitbetrieb funktioniert im Grunde genauso wie der Dialogbetrieb, jedoch kann eine prioritätsbasierte Zuteilung von Betriebsmitteln vorgenommen werden, da die rechzeitige Bereitstellung von Systemressourcen und die Verteilung dieser Systemressourcen an Prozesse zur rechten Zeit extrem wichtig ist. Anwendungsgebiete für solche Echtzeitsysteme finden sich zum Beispiel in der Automobilindustrie. Bei einem Autounfall ist es für das Überleben der Insassen entscheidend, dass der Airbag genau zur richtigen Zeit ausgelöst wird.

Mehrprogrammbetrieb

Der Mehrprogrammbetrieb (oder auch Multiprozessbetrieb) ist im Grunde relativ einfach zu beschreiben, spielt aber bei modernen Betriebssystemen eine wichtige Rolle. Der Prozessor kann mehrere Prozesse zeitlich verzahnt abarbeiten. Während also ein Prozess blockiert ist (weil er z. B. auf ein Ereignis wie die Beendigung einer E/A-Operation wartet), kann ein anderer Prozess ausgeführt werden. Das Ergebnis ist eine bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Betriebsmittel.

Spoolbetrieb

Der Spoolbetrieb wird vor allem bei E/A-Operationen eingesetzt. Nachdem ein Auftrag definiert wurde, werden die Eingabedaten zunächst auf einen Hintergrundspeicher geschrieben und nicht direkt bearbeitet. Erst wenn das zur Bearbeitung benötigte Gerät frei ist, wird die Ausgabe vorgenommen. Dieses Konzept wird heute zum Beispiel beim Drucken verwendet. So kann sichergestellt werden, dass der Drucker nicht zwei verschiedene Druckaufträge gleichzeitig ausdruckt - da würde man als Anwender bestimmt ziemlich schnell durcheinander kommen und nicht mehr wissen, welches Blatt zu welchem Druckauftrag gehört.

Client-/Serverbetrieb

Der Server stellt bei dieser Betriebsart Systemfunktionen zur Verfügung, die vom Client über RPC (Remote Procedure Call) aufgerufen werden können. Während des Sendens eines RPC kann der Client anderen Aufgaben nachgehen, d.h. der Aufruf kann asynchron ausgeführt werden. Clients besitzen in der Regel keinerlei Funktionalität (außer RPC), allerdings können sie manchmal auch Client und Server gleichzeitig sein. Dann werden sie auch Peers genannt.


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