Was ist ein Betriebssystem? Arten von Betriebssystemen und Funktionen

Wenn Sie so sind wie ich, haben Sie mindestens 20 Browser-Tabs geöffnet, zusammen mit ein paar Tabellenkalkulationen und wahrscheinlich etwas Musik.

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Ihr Computer nie den Speicher oder Speicherplatz ausgeht, während er all diese Programme ausführt? Jeder hat schon einmal erlebt, dass Computer einfrieren, aber im Allgemeinen reagieren sie gut auf Eingaben. Dank Betriebssystemen (OS) können wir mit ihnen kommunizieren, obwohl wir ihre Sprache nicht sprechen.

Ein Betriebssystem ist ein Programm, das nach dem Boot-Programm alle Computeranwendungen verwaltet. Anwendungsprogramme fordern Dienste vom Betriebssystem über Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) an. Benutzer verlassen sich auf Benutzeroberflächen wie eine Befehlszeilenschnittstelle (CLI) oder grafische Benutzeroberfläche (GUI), um mit dem Betriebssystem zu interagieren.

Softwarebenutzer und Entwickler lieben Betriebssysteme aus zwei Gründen. Erstens ist ein Betriebssystem nicht auf die Benutzeroberfläche der Anwendung angewiesen. Zweitens können Betriebssysteme die niedrigen Funktionalitäten von Computern, einschließlich Netzwerkschnittstellen und Festplattenspeicher, leicht verwalten. Ohne ein Betriebssystem müssten Anwendungen Benutzeroberflächen enthalten, was zu größeren Anwendungsgrößen und herausfordernder Softwareentwicklung führen würde.

Heutzutage nutzen Betriebssysteme Gerätetreiber, um hardwareumgebungsspezifische Dienste bereitzustellen. Wenn eine Anwendung das Speichergerät aufruft, verwendet das Betriebssystem den entsprechenden Treiber, um den Aufruf in Befehle umzuwandeln, die die zugrunde liegende Hardware benötigt. Da alle Anwendungen auf dieselben Ressourcen und Dienste zugreifen, können Betriebssysteme unzählige Anwendungen bedienen.

Computer werden typischerweise mit den folgenden allgemeinen Betriebssystemen vorinstalliert geliefert, aber Sie können sie auch aktualisieren.

• Microsoft Windows steht seit Jahren hinter Heim- und Geschäftskomputern. Es wird auf den meisten Personal Computern vorinstalliert geliefert. Nachdem die erste Version in den 1980er Jahren verfügbar gemacht wurde, brachte Microsoft verschiedene Versionen von Windows heraus, darunter beliebte wie Windows 7 und Windows 10.
• macOS ist ein weiteres beliebtes Betriebssystem, das auf Apples Macintosh-Computern verfügbar ist. Beliebte Versionen sind macOS Sierra für Desktops und Apple iOS für Mobilgeräte.
• Oracle Linux ist ein kostenloses, quelloffenes Betriebssystem, das bei Softwareentwicklern und Business-Intelligence-Profis beliebt ist.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Betriebssysteme Software- und Hardware-Ressourcen verwalten, ist dieser Artikel für Sie.

Betriebssysteme sind die wichtigste Software auf Ihrem Computer. Egal, ob Sie Computerspiele spielen oder Microsoft 365-Anwendungen verwenden, jedes Programm benötigt eine Umgebung, um zu laufen und seine beabsichtigte Aufgabe zu erfüllen. Betriebssysteme sorgen für eine effiziente Nutzung der Hardware und machen Computersysteme benutzerfreundlich.

Es ist an der Zeit, tief in die Funktionen eines Betriebssystems einzutauchen.

Was sind die Funktionen eines Betriebssystems?

Jetzt wissen Sie, dass ein Betriebssystem als Schnittstelle zwischen Computerhardware und -software fungiert. Es führt einige grundlegende Aufgaben aus, wie das Starten Ihres Geräts, das Herunterfahren und das Verwalten seiner Dateien, aber es gibt mehr, als man auf den ersten Blick sieht. Schauen Sie sich die häufigen Funktionen des Betriebssystems unten an.

Dateiverwaltung

Dateiverwaltung umfasst das Erstellen, Öffnen, Schließen, Aktualisieren, Löschen und Organisieren von Dateien und Verzeichnissen. Betriebssysteme definieren auch Benutzerrollen- und Zugriffsmanagement. Beispielsweise möchten Sie möglicherweise eine Datei mit nur Lesezugriff versehen, damit unbefugte Benutzer sie nicht bearbeiten oder löschen können.

Gerätemanagement

Die meisten Benutzer verlassen sich auf Peripheriegeräte wie Mäuse, Drucker und Tastaturen, um Informationen in ihre Computer einzugeben. Im Gegenzug verlassen sich diese Hardwaregeräte auf ihre jeweiligen Treiber, um zu funktionieren. Ein Betriebssystem verwendet einen Eingabe-/Ausgabesteuerer (I/O-Controller), um diese Gerätetreiber zu verwalten und Ihre Geräte mit Ihrem Computer verbunden zu halten.

Betriebssysteme steuern auch, wie sich diese Geräte verhalten. Beispielsweise möchten Sie die Maus einen Bildschirm nach dem anderen bewegen, aber das können Sie nicht, es sei denn, ein Betriebssystem lässt Sie die Geräteeinstellungen ändern. Darüber hinaus ermöglicht Ihnen ein Betriebssystem, Geräteaktualisierungen zu installieren und Geräte bestimmten Prozessen zuzuweisen.

Prozessmanagement

Es spielt keine Rolle, ob Sie ein Dashboard erstellen oder ein Spiel spielen – alles, was Sie auf Ihrem Computer tun, ist ein Prozess. Betriebssysteme gehen in den Multitasking-Modus, wenn Sie mehrere Dinge gleichzeitig tun. Sie synchronisieren die Prozesse und bieten ihnen die notwendigen Ressourcen. Ein Betriebssystem entzieht auch Ressourcen, sobald ein Prozess abgeschlossen ist.

Speicherverwaltung

Wenn Sie einen Computer einschalten, lädt sich das Betriebssystem in den Speicher, um Speicher an Programme zuzuweisen. Der primäre oder Hauptspeicher besteht aus großen Wort- oder Byte-Arrays, die jeweils eine Adresse haben.

Ein Betriebssystem verfolgt, wie verschiedene Anwendungen diese Speicherbytes verwenden. Das ultimative Ziel ist sicherzustellen, dass keine einzelne Anwendung oder kein Prozess zu viel Speicherplatz beansprucht und Ihre Maschine verlangsamt. Betriebssysteme können auch Daten verschieben und Dateien löschen, um Platz für Prozesse zu schaffen.

Ein Multiprogrammierungs-Betriebssystem führt zahlreiche Anwendungen auf einem Einzelprozessor-Computer aus. Diese Betriebssysteme entscheiden die Reihenfolge, in der Prozesse auf den Speicher zugreifen dürfen. Das Betriebssystem entzieht den Speicher am Ende eines Prozesses oder während einer I/O-Operation.

Jobabrechnung

Betriebssysteme verfolgen auch die Nutzung von Computerressourcen. Ein Überblick darüber, welche Anwendungen welche Ressourcen nutzen, bedeutet, dass Sie Leistungsprobleme beheben oder sogar unbefugte Softwareinstallationen erkennen können. Darüber hinaus verwenden Systemadministratoren die Jobabrechnung, um die Systemnutzung, problematische Prozesse und Abrechnung zu verfolgen, alles basierend auf der Ressourcennutzung.

Arten von Betriebssystemen

Gehen wir einige der beliebtesten Betriebssystemtypen durch.

1. Stapelbetriebssystem: Dieses Betriebssystem verarbeitet Jobs, die dieselben Anforderungen als „Stapel“ teilen. Es führt jeden Job in der Reihenfolge des Eingangs aus. Diese Betriebssysteme verlassen sich auf Operatoren, um ähnliche Jobs zu gruppieren. Lohnabrechnungssysteme oder Kontoauszüge verwenden diese Betriebssysteme.

2. Zeitteilungsbetriebssysteme: Auch als Multitasking-Systeme bekannt, geben Zeitteilungsbetriebssysteme jeder Aufgabe eine bestimmte Zeitspanne zur Ausführung. Am Ende des Zeitintervalls wechselt das Betriebssystem zur nächsten Aufgabe. Häufige Beispiele für Zeitteilungsbetriebssysteme sind Multics und Unix. Diese Betriebssysteme reduzieren die Leerlaufzeit, da jeder Prozess die gleiche Gelegenheit zur Ausführung erhält.

3. Verteilte Betriebssysteme: Dies sind Sammlungen von miteinander verbundenen Computerknoten, die ein Kommunikationsnetzwerk miteinander teilen. Lose gekoppelte oder verteilte Systeme verlassen sich auf verschiedene autonome Computer und CPUs, um Jobs auszuführen. LOCUS ist ein verteiltes Betriebssystem, das in den 1980er Jahren an der University of California, Los Angeles (UCLA) entwickelt wurde.

4. Netzwerkbetriebssysteme: Diese verwalten Netzwerkfunktionen, Anwendungen und Sicherheit über private Netzwerke. Auch als eng gekoppelte Systeme bekannt, hängt dieser OS-Typ von zentralisierten Servern ab, um Benutzern gemeinsamen Zugriff auf Dateien, Sicherheit und Druckfunktionen zu bieten. Sie können auch neue Hardware und Technologien remote in das Serversystem integrieren. Microsoft Windows Server 2003 ist ein Netzwerkbetriebssystem.

5. Echtzeitbetriebssysteme (RTOS): Ein Echtzeitbetriebssystem wechselt zwischen mehreren einzelnen Programmieraufgaben mit einem einzigen Verarbeitungskern. Das Zeitintervall oder die Reaktionszeit, die zur Verarbeitung von Eingaben erforderlich ist, ist kürzer. Dadurch können Sie schnell zwischen Aufgaben wechseln. RTOS unterscheidet sich von den Betriebssystemen, die Sie täglich verwenden. Zeitgebundene Prozesse wie Luftverkehrskontrollsysteme, Raketenoperationen und Netzwerk-Multimediasysteme verwenden RTOS.

6. Mobile Betriebssysteme: Ein mobiles Betriebssystem treibt tragbare Geräte, Tablets, Smartphones und andere tragbare digitale Geräte an. Android und Apple iOS sind die beiden am häufigsten verwendeten mobilen Betriebssysteme.

Nun werden wir uns verschiedene Komponenten ansehen, die einem Betriebssystem helfen, Aufgaben auszuführen.

Komponenten eines Betriebssystems

Während die meisten Betriebssysteme unterschiedliche Strukturen haben, verwenden sie ähnliche Komponenten, um logische Operationen auszuführen. Schauen Sie sie sich unten an.

• Prozessmanagement befasst sich mit mehreren gleichzeitig laufenden Prozessen auf einem Betriebssystem. Ein Betriebssystem weist Anwendungen Speicher zu, damit sie effizient laufen. Prozessmanagementaktivitäten umfassen Erstellung, Aussetzung, Wiederaufnahme, Synchronisation und Kommunikation.
• I/O-Gerätemanagement verbirgt Hardware-Spezifika vor Benutzern. Stattdessen gibt es Benutzern abstrakte Details zur einfachen Nutzung. Diese Komponente, die den Gerätetreiber-Code bereitstellt und die Gerätespeicher verwaltet, ist auch für den Puffer-Cache des Systems verantwortlich (eine Speicherressource, die den Datentransfer vermittelt).
• Dateiverwaltung umfasst die Verwaltung von Massenspeichergeräten (denken Sie an Festplatten oder Festplatten) und die Organisation ihrer Inhalte für den Zugriff. Ein Betriebssystem führt verschiedene Dateiverwaltungsaktivitäten wie Verzeichniserstellung und -löschung, Dateimanipulation und Sicherung durch.
• Netzwerkmanagement ist der Prozess der Verwaltung und Administration eines Computernetzwerks. Ein Betriebssystem kann Funktionen zur Wartung der Dienstqualität, Fehleranalyse, Netzwerk-Sicherheitsmanagement und Leistungsüberwachung ausführen.
• Hauptspeicherverwaltung maximiert die Speichernutzung eines Computersystems, indem es einer CPU schnellen Speicher bietet. Der Hauptspeicher ist ein großes Speicherarray mit einer Adresse, kann jedoch bei Systemausfall oder Stromausfall Inhalte verlieren. Die Speicherverwaltung hilft einem Betriebssystem, die Speichernutzung zu verfolgen und neue Prozesse zu laden, wenn Speicher verfügbar wird.
• Sekundärspeicherverwaltung sichert den Hauptspeicher und unterstützt die Prozessausführung. Die meisten Computer verwenden Festplatten, um Daten für Programme wie Formatierer, Compiler und Assembler zu speichern. Diese Programme werden auf der Festplatte gespeichert, bis sie in den Speicher geladen werden. Häufige Festplattenverwaltungsaktivitäten umfassen Festplattenplanung, Speicherzuweisung und Verwaltung des freien Speicherplatzes.
• Sicherheitsmanagement stellt sicher, dass jedes Programm, jeder Prozess oder Benutzer nur auf autorisierte Ressourcen zugreift. Beispielsweise kann Hardware-Speicher nur Aufgaben innerhalb seines eigenen Adressraums ausführen. Dieser Mechanismus verwendet einen Timer, um zu verhindern, dass Prozesse die CPU-Kontrolle erlangen. Das Sicherheitsmanagement verhindert auch, dass Prozesse ihre eigenen I/O-Geräte ausführen.
• Befehlsinterpreter-System ruft ein oder mehrere Systemprogramme auf, um Benutzerbefehle auszuführen. Steueranweisungen geben dem Betriebssystem oft diese Befehle. Programme lesen und interpretieren dann Steueranweisungen zur automatischen Ausführung.

Vorteile von Betriebssystemen

Sie können kein Computersystem ohne ein Betriebssystem betreiben, aber wie genau profitieren Sie von Betriebssystemen? Ein gutes Betriebssystem:

• Fungiert als Schnittstelle zwischen Benutzern und Computerhardware. Ein Betriebssystem ermöglicht es Ihnen, Daten einzugeben, Operationen durchzuführen und die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Egal wie komplex eine Aufgabe ist, ein Betriebssystem hilft Ihnen, mit einem Computersystem zu kommunizieren, ohne dass Sie seine Sprache sprechen müssen.
• Teilt Ressourcen zwischen mehreren Benutzern und Geräten. Sie können Serverressourcen mit Modems, Faxgeräten und Druckern teilen, und andere Benutzer können Informationen über Mail und Apps mit Ihnen teilen.
• Erfordert nicht, dass Sie Code schreiben. Da Betriebssysteme grafische Benutzeroberflächen (GUIs) verwenden, müssen Sie keine Programmierer einstellen oder Programmiersprachen kennen, um Aufgaben auszuführen.
• Schützt Daten mit Benutzerauthentifizierung. Moderne Betriebssysteme verwenden mehrere Authentifizierungsprozesse wie biometrische Verifizierung, Benutzername und Passwort oder physische Objektauthentifizierung, um unbefugten Datenzugriff zu verhindern.
• Hält Systeme auf dem neuesten Stand. Betriebssysteme schützen Ihr System auch vor sich entwickelnden Virenangriffen und Fehlern mit häufigen Update-Rollouts.
• Ermöglicht Ihnen, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen. Dank CPU-Planung und Multiprogrammierung können Sie problemlos Multitasking betreiben und mit verschiedenen Computerprogrammen gleichzeitig interagieren.

Beste Betriebssysteme im Jahr 2024

Die besten Betriebssysteme erleichtern es Ihnen, gleichzeitig Programme auszuführen, während sie CPU, Software und Hardware verwalten. Schauen Sie sich die Top-Betriebssysteme unten an.

Um in diese Kategorie aufgenommen zu werden, muss eine Betriebssystemsoftware:

• Anwendungen gleichzeitig ausführen
• Gerätesoftware und -hardware verwalten
• Mit der CPU zusammenarbeiten, um Speicher und Speicherplatz zuzuweisen

*Diese fünf führenden Betriebssysteme stammen aus dem G2 Fall 2024 Grid® Report. Einige Bewertungen können zur Klarheit bearbeitet worden sein.

1. Windows 11

Windows 11 ist das neueste Betriebssystem von Microsoft, das mit einem frischen Look und Feel entwickelt wurde, um die Produktivität und Kreativität der Benutzer zu verbessern. Mit einem neu gestalteten Startmenü, verbesserten virtuellen Desktops und Snap-Layouts bietet Windows 11 ein optimiertes Benutzererlebnis.

Was Benutzer am meisten mögen:

"Was ich an Windows 11 am meisten mag, ist die modernisierte Benutzeroberfläche und die verbesserten Produktivitätsfunktionen. Das zentrierte Startmenü und die Taskleiste schaffen ein saubereres, organisierteres Aussehen, während die Snap-Layouts-Funktion die Multitasking-Fähigkeiten erheblich verbessert. Darüber hinaus machen die allgemeinen Leistungsverbesserungen das System schneller und reaktionsschneller, was ein reibungsloseres Benutzererlebnis bietet."

— Windows 11 Review, Nilesh C.

Was Benutzer nicht mögen:

"Eine Sache, die mir aufgefallen ist, seit ich auf Windows 11 aktualisiert habe, ist, dass mein RAM fast voll ist. Es benötigt mehr Rechenzeit als Windows 10, was manchmal zu Windows-Abstürzen führt.

— Windows 11 Review, Deepesh S.

2. Windows 10

Windows 10 von Microsoft ist ein führendes Betriebssystem, das einfach zu bedienen, sicher und integrierbar ist.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Es ist ein schönes GUI-basiertes Betriebssystem mit allen Funktionen, die für tägliche Aufgaben erforderlich sind. Es hat eine gute Support-Einrichtung und ist auch wirklich gut für Spiele. Ich mochte den Treibersupport für alle Arten von Geräten. Microsoft Office ist die beste Anwendung, die Microsoft je erstellt hat.“

— Windows 10 Review, Ujjwal A.

Was Benutzer nicht mögen:

„Einige unerwünschte Anwendungen werden automatisch installiert, was ein Datenschutzproblem darstellt. Ältere Programme und Spiele funktionieren möglicherweise nicht mehr auf diesem neuesten Windows-Betriebssystem von Microsoft.“

— Windows 10 Review, Syed Khalid M.

3. Apple iOS

Apple iOS ist ein fortschrittliches mobiles Betriebssystem, das Apple-Mobilgeräte antreibt. Es bietet eine einfache Benutzeroberfläche und robuste Sicherheit.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Die Sicherheitsmaßnahmen, die bereits in iOS integriert sind, machen es zu einer der leistungsstärksten Plattformen. Benutzer können sich darauf verlassen, dass sie tägliche Aufgaben erledigen und private Informationen mit Vertrauen speichern.“

— Apple iOS Review, Adnan S.

Was Benutzer nicht mögen:

„Der Preis ist ziemlich hoch, was verständlich ist, aber ihre Hardware könnte etwas robuster sein. Ich hasste auch, dass sie den Kopfhöreranschluss vor Jahren abgeschafft haben, aber das ist ein kleiner Kritikpunkt.“

— Apple iOS Review, Amanda R.

4. Chrome OS

Chrome OS, entwickelt von Google, ist ein leichtgewichtiges Betriebssystem, das speziell für Einfachheit, Geschwindigkeit und Sicherheit entwickelt wurde. Es basiert auf dem Chrome-Browser und verwendet cloudbasierte Anwendungen, was es zu einer idealen Wahl für Benutzer macht, die stark auf Webdienste angewiesen sind.

Was Benutzer am meisten mögen:

"Ich schätze die nahtlose Erfahrung, die Chrome-Einstellungen und Profile bieten, da sie mühelos über Geräte hinweg synchronisiert werden. Die Möglichkeit, sich mit meinem Google-Konto bei jedem Chrome-Gerät anzumelden und innerhalb von Sekunden dort weiterzumachen, wo ich aufgehört habe, ist ein Game-Changer."

— Chrome OS Review, Frantz C.

Was Benutzer nicht mögen:

"Einige Google-Webanwendungen laufen auf diesem Betriebssystem nicht. Die Echtzeit-Integration ist eine ziemlich zeitaufwändige Aufgabe in Google OS. Es hat einen sehr begrenzten Speicher von 15 GB, der für die Benutzer mehr hätte sein können."

— Chrome OS Review, Shantanu R.

5. Red Hat Enterprise Linux

Red Hat Enterprise Linux (RHEL) ist ein führendes Unternehmensbetriebssystem, das für seine Leistung, Sicherheit und Stabilität bekannt ist. Entwickelt von Red Hat, ist RHEL für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen konzipiert, von Cloud-Bereitstellungen bis hin zu traditionellen Rechenzentren.

Was Benutzer am meisten mögen:

"Redhat, auch bekannt als RHEL, ist die beste Linux-OS-Umgebung, die jeder in seinen Unternehmensumgebungen verwenden kann. Es liegt hauptsächlich an dem Support und der Sicherheit, die es bietet. Es bietet häufig Patches für alle identifizierten Fehler und kann verwendet werden, um jede Art von Linux-basiertem Paket einfach bereitzustellen, zu testen und zu ändern. Sie können dieses Betriebssystem mit sehr geringen Hardware-Ressourcen bereitstellen, und wenn Sie ein CLI-Liebhaber sind, ist dies das Produkt, das Sie wählen müssen."

— RHEL Review, Dulana R.

Was Benutzer nicht mögen:

"Es ist nicht einfach, nur mit Dokumenten zu installieren. Der Umgang mit Paketen, Berechtigungen und Fehlern ist schwierig. Das Identifizieren der Abhängigkeiten bestimmter Pakete und das Finden ihrer Abhängigkeiten könnte einfacher sein."

— RHEL Review, Asif A.

Wählen Sie, was für Sie richtig ist

Es ist wichtig, Ihre Bedürfnisse zu kennen, bevor Sie ein Betriebssystem aus den vielen verfügbaren Open-Source-, kostenlosen und kostenpflichtigen Optionen auswählen. Ein Entwickler hat andere Anforderungen als ein Gamer. Unabhängig davon, was Sie tun, wählen Sie ein Betriebssystem, das den Speicher verwaltet, Ihre Privatsphäre schützt und in Ihr Budget passt.

Verwenden Sie Computer oder mobile Geräte für Online-Arbeiten? Seien Sie vorsichtig mit Spyware und schützen Sie Ihre Online-Privatsphäre.

Dieser Artikel wurde ursprünglich im Jahr 2023 veröffentlicht. Er wurde mit neuen Informationen aktualisiert.