Grundlagen der Betriebssysteme

 
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
Termine: Vorlesung:
hybrid, d.h. in Präsenz mit alternativer Onlineteilnahme
Montag 16:15 Uhr - 17:45 Uhr, O25-H4/5, Beginn am 15.4.2024
Donnerstag 14:15 Uhr - 15:45 Uhr, O28-H22
Übung/Tutorium:
gemäß Gruppeneinteilung über Lernplattform Moodle
Labor:
Onlineteilnahme
Hinweis: Die Veranstaltung wird gemeinsam mit Betriebssysteme angeboten!
Lernplattform: Die Veranstaltung wird mit Hilfe der Lernplattform Moodle durchgeführt. Bitte schreiben Sie sich ab Anfang April in diesem Kurs ein. Für das Labor schreiben Sie sich bitte in diesen Kurs ein, soweit noch nicht geschehen.
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. (FSPO bis 2021): Pflichtveranstaltung
Informatik, Lehramt (FSPO bis 4/2022): Pflichtveranstaltung
Medieninformatik, B.Sc. (FSPO bis 2021): Pflichtveranstaltung
Software Engineering, B.Sc. (FSPO bis 2021): Pflichtveranstaltung
Informationssystemtechnik, B.Sc. (FSPO bis 2017): Pflichtveranstaltung
Lehr- und Lernformen: Grundlagen der Betriebssysteme, 3V+1Ü+1L, 7LP
Verantwortlich: Prof. Dr. Birte Glimm (Studiendekanin)
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; unbenoteter Leistungsnachweis für erfolgreichem Abschluss des Labors erforderlich
Notenbildung: Note der Modulprüfung
Arbeitsaufwand: Präsenzzeit Vorlesung, Übung, Prüfung: 75h
Vor- und Nachbereitung: 135h
Summe: 210 h (7LP)