Betriebssystem

Kern der Systemsoftware ist das Betriebssystem. Je nach Aufgabenbereich und Entwicklungsstand stellt dieses unterschiedliche Funktionen zur Verfügung. Typische aktuelle Betriebssysteme für einen Personal Computer umfassen mindestens folgende Leistungsmerkmale:

• Gängige PC-Betriebssysteme sind in der Regel darauf ausgelegt, dass ein Computersystem von höchstens einem Benutzer/einer Benutzerin gleichzeitig verwendet wird (Single-User System). Auf einem solchen Single-User PC konnte früher ein Benutzer/eine Benutzerin immer nur ein Programm ausführen (Single-Tasking). Seit Jahren ist es bei den PCs Stand der Technik, dass auch auf einem Ein-Benutzungs-System mehrere Programme gleichzeitig ausgeführt werden können (Multi-Tasking, siehe nächster Punkt).

• Das Betriebssystem erlaubt es, dass zu einem Zeitpunkt mehrere Anwendungsprogramme aktiv sind. Um den Benutzenden den Eindruck zu geben, dass alle Programme gleichzeitig ablaufen, wird vom Betriebssystem veranlasst, dass sich diese Programme in rascher Folge in der Nutzung eines einzelnen Prozessors abwechseln („Multitasking”); Multiprozessorfähige Betriebssysteme (z.B. die Windows NT Produktfamilie, manche LINUX und UNIX-Versionen) sorgen darüber hinaus dafür, dass unterschiedliche Anwendungen auch auf verschiedenen Prozessoren gleichzeitig ablaufen können; schließlich werden Funktionen bereitgestellt, damit die gleichzeitig aktiven Programme untereinander (z.B. über das Clipboard) kommunizieren und sich koordinieren können (etwa, wenn auf gemeinsame Datenbestände zugegriffen werden muss).

• Eine Betriebssystemkomponente (z.B. der Macintosh Finder, der Windows Desktop, ...) erlaubt es den Benutzenden, Anwendungsprogramme ihrer Wahl zu starten.

• Diese Betriebssystemkomponente (oder auch andere Systemprogramme, wie z.B. der Windows Explorer) stellen den Benutzenden auch Grundfunktionen (Umbenennen, Kopieren, Löschen, ...) zum Verwalten ihrer Dateien (bzw. „Dokumente”) zur Verfügung.

• Das Betriebssystem stellt allen Anwendungsprogrammen Grundfunktionen für den Zugriff auf Dateien („Dokumente”) und Peripheriegeräte (z.B. Speichermedien und Drucker) zur Verfügung. Über diese Grundfunktionen wird das Anwendungsprogramm gleichzeitig von den Details der verwendeten Rechnerperipherie abgeschirmt: So sollte z.B. der Austausch des verwendeten Druckers oder der Einbau eines zusätzlichen Festplattenlaufwerks nur eine Rekonfiguration des Betriebssystems (durch Installation neuer Gerätetreiber) erforderlich machen; die Anwendungsprogramme selbst sollten davon unberührt bleiben.

• Das Betriebssystem bietet Mechanismen (sog. Dateisysteme) an, um auf Speichermedien mit wahlfreiem Zugriff Dateien zu verwalten, die von Benutzenden erzeugte Dokumente, aber auch System- oder Anwendungsprogramme repräsentieren oder von Benutzenden eingestellte Konfigurationsparameter für bestimmte Systemkomponenten beinhalten können. Dateien können gemäß den Regeln des verwendeten Dateisystem-Typs benannt und in hierarchisch angeordneten Verzeichnissen (oder „Ordnern”) organisiert werden.
• Über Netzwerk-Funktionen können Benutzer und Benutzerinnen auf Betriebsmittel (z.B. Dateien oder Drucker) anderer Computern (z.B. dedizierter Server) zugreifen und auch eigene Peripherie anderen Benutzenden zur Verfügung stellen („Peer to Peer Networking”).

• Das Betriebssystem stellt schließlich allen Anwendungsprogrammen, einschließlich seinen eigenen Komponenten und Hilfsprogrammen, Grundelemente zur Gestaltung der Benutzeroberfläche zur Verfügung. Bei graphischen Benutzeroberflächen ist dies ein wesentlicher Faktor für das einheitliche „Look and Feel” der dafür verfügbaren Applikationen (der zweite Faktor ist in der Regel ein „Style Guide”, der vom Hersteller des betreffenden Betriebssystems bzw. der graphischen Benutzeroberfläche publiziert wird). Bei entsprechender Hardwareausstattung (z.B. einer Sound- oder Video-Karte) umfasst diese Unterstützung auch Multimedia-Funktionen (z.B. Aufnahme und Wiedergabe von Video-Sequenzen und Sounds).

• In aktuellen Desktop-Betriebssystemen (z.B. MacOS und Vista) werden für die Darstellung, Druck und Speicherung von Dokumenten komplexe Dokumentformate und Graphik-Engines verwendet. Bei Apple sind das PDF und OpenGL, während Microsoft versucht, mit XPS (XML Paper Specification) einen neuen Industriestandard zu etablieren. Bedeutend sind diese Formate und Techniken vor Allem für die Langzeitarchivierung.

Dieser Funktionsumfang (der ein sog. Single-User-/Multi-Tasking-Betriebssystem kennzeichnet) wurde bereits in den Betriebssystemen des Macintosh („Mac OS”, ab Version 7.x) sowie vom Betriebssystem MS-DOS mit Windows (3.x), unterstützt. Die (Multi-User-/Multi-Tasking-) Betriebssysteme LINUX, UNIX und Windows NT (in den Varianten für den Serverbetrieb) erlauben es darüber hinaus, dass verschiedene Anwendende gleichzeitig (von verschiedenen Arbeitsstationen aus) mit verschiedenen Programmen auf einem Computersystem, dem Terminal-Server, arbeiten. Diese Arbeitsstationen können dabei vergleichsweise „schwache“ Computer sein („Thin Clients“). Gründe dafür können z. B. sein, dass man nicht für jede Arbeitsstation eine Softwarelizenz erwerben möchte, eine vereinfachtere Wartung der Anwendungen und/oder wenn eine Anwendung spezielle Anforderungen an die Hardware stellt, die man aus ökonomischen Gründen nicht an jedem Client vorhalten möchte. Damit diese Benutzenden auf einem Computersystem arbeiten können, ohne sich gegenseitig zu stören, sind zusätzlich folgende Vorkehrungen nötig:

• Alle Benutzenden müssen sich dem Betriebssystem gegenüber identifizieren, bevor sie mit dem Computersystem arbeiten kann. Üblicherweise geschieht dies, indem die Benutzende ihre Benutzerkennung sowie ein dazugehöriges, nur ihnen und dem Betriebssystem bekanntes Kennwort eingeben.
• Allen Benutzenden werden von speziellen Benutzenden,dem/der SystemadministratorIn, Rechte zur Nutzung gewisser Programme, Dateien und Peripheriegeräte zugewiesen.
• Bestimmte Konfigurationsdaten werden je Benutzendem abgelegt, sodass jede/r Benutzende (in einem gewissen Rahmen) die Möglichkeit erhält, sich Teile des Systems (z.B. Elemente der Benutzeroberfläche) nach seinen Bedürfnissen und Vorlieben einzurichten.

Eine eingeschränkte Multi-User Funktionalität gibt es bereits bei den gängigen Betriebssystemvarianten für den Einbenutzerbetrieb. Bei der Windows NT-Produktlinie (dazu zählt beispielsweise auch Windows Vista) für den Einbenutzungsbetrieb können zwar mehrere Benutzende gleichzeitig angemeldet sein und auch Programme ausführen, es kann aber immer nur ein Benutzer/eine Benutzerin interaktiv über Monitor, Maus und Tastatur mit dem Computer arbeiten.