Betriebssysteme
Operating Systems

Im Rahmen dieser Veranstaltung werden die wesentlichen Grundlagen von Betriebssystemen vermittelt und an Beispielbetriebssystemen der Microsoft Windows Familie sowie an UNIX/Linux Derivaten deren Umsetzung studiert.

Inhalt im Einzelnen:
- Einführung (Allg. Anforderungen an Betriebssysteme, Schichtung in Betriebssystemen, Rechnerarchitekturen)
- Prozesse (Prozesszustände, Threads, Scheduling , Einprozessor- und Mehrprozessorsysteme, parallele Prozesse)
- Prozesssynchronisation (Semaphore, Monitore, Anwendungen wie etwa Erzeuger-Verbraucher-Problem, Deadlocks, Prozesskommunikation)
- Speicherverwaltung (direkte Speicherverwaltung, Speicherzuteilungsverfahren, Virtuelle Speicherverwaltung, Adressierung, Seitenersetzungsverfahren, Implementierungen des Pagings, segmentierte Speicher, Cache Speicher)
- Dateisysteme (Namenskonventionen, Attribute und Sicherheit, Dateifunktionen, strukturierte Dateien, gemeinsam genutzte Dateien, Dateisysteme und deren Implementierung)
- Ein- und Ausgabe (Aufgaben und Schichtung, Gerätemodelle, Geräteschnittstellen, Optimierungsstrategien)
- Multiprozessorsysteme (Betriebssysteme für Multiprozessorsysteme und Multicomputer)
- Einführung zur Sicherheit in Betriebssystemen (Ziele und Bedrohungen, Benutzerauthentifikation, Angriffe von innerhalb des Systems wie Trojaner, Pufferüberläufe, Angriffe von außerhalb des Systems wie Viren und Würmer, Sicherheitsstufen und Klassifikation von Betriebssystemen)

Die Studierenden kennen Theorien und Konzepte des Betriebssystemdesigns und die Konzepte und verstehen die Modelle zur Prozess- und Speicherverwaltung in modernen Betriebssystemen. Ferner können sie die Eignung und den Einsatz verschiedener Dateisysteme und Peripheriegeräte beurteilen, sowie die für die Sicherheit eines Betriebssystems notwendigen Mechanismen und Verfahren abschätzen.

-  Andrew S. Tanenbaum, Herbert Bos: Moderne Betriebssysteme, 4. aktualisierte Auflage, Pearson Studium 2016, ISBN 978-3868942705.
- Andrew S. Tanenbaum, Herbert Bos: Modern Operating Systems, 4th edition, Pearson Education 2014, ISBN 978-1292061429.
- W. Stallings: Betriebssysteme – Prinzipien und Umsetzung, 4. Auflage, Pearson Studium 2003
- W. Stallings: Operating Systems - Internals and Design Principles, 9. Edition, Pearson 2017, ISBN 978-1292214290

The lecture presents the essential fundamentals of Operating Systems and studies the realization in the Microsoft Windows familiy and UNIX/Linux. The lecture covers:
- Introduction (requirements, layers, computer architectures)
- Processes (process states, thrads, scheduling, single-/multiprcessor systems, parallel processes)
- Processsynchronsation (semaphores, monitors, applications as prducer/consumer, deadlocks, process-communication)
- Memory management (direct memory management, memory allocation, virtual memory management, addressing, page replacement, paging, segmentation, cache)
- File systems (name conventions, attributes and security, file functions, structured files, shared files, implementations)
- Input/Output (I/O devices, device controllers, optimization)
- multiprocessor systems (OS for multiprocessor systems and multicomputer)
- Introduction to OS security (authentication, attacks from inside and outside, buffer overflow, classification of OS)

The students know the theory and concepts of modern operating system designs and understand the models of process and memory management. Furthermore, the students are able to judge the suitability of different filesystems and I/O devices and to estimate the mechanisms and algorithms for OS security.

-  Andrew S. Tanenbaum, Herbert Bos: Moderne Betriebssysteme, 4. aktualisierte Auflage, Pearson Studium 2016, ISBN 978-3868942705.
- Andrew S. Tanenbaum, Herbert Bos: Modern Operating Systems, 4th edition, Pearson Education 2014, ISBN 978-1292061429.
- W. Stallings: Betriebssysteme – Prinzipien und Umsetzung, 4. Auflage, Pearson Studium 2003
- W. Stallings: Operating Systems - Internals and Design Principles, 9. Edition, Pearson 2017, ISBN 978-1292214290