Datensysteme

Hier könnt ihr eure Notizen, Sammlungen von hilfreichen Links etc. zum Thema sammeln. Einige Beiträge gibt es bereits aus vorhergehenden Prüfungsvorbereitungen.

Der Computer als Datensystem

Stichworte:

Hauptplatine, Bussysteme, Steckplätze (PCI, AGP),
Schnittstellen (USB, Firewire, SATA, VGA, DVI, RJ-45)

Betriebssysteme

• Prozessmanagement
• Speichermanagement
• Steuerung und Abstraktion der Hardware
• Ein- und Ausgabesteuerung
• Dateiverwaltung
• Bereitstellen der Benutzeroberfläche

Betriebssysteme erfüllen folgende Aufgaben:

Prozessmanagement:
Die Ressourcen des Systems müssen zwischen Programmen und Systemaufgaben verteilt werden. Einzelne
Aufgaben werden als so genannte Prozesse ausgeführt, die vom BS als verwaltet werden.
 

Speichermanagement:
Das Speichermanagement sorgt dafür, dass immer die gerade benötigten Speicherinhalte zur Verfügung stehen,
ohne dass die Programmierer der Anwendungssoftware sich darum kümmern müssen.
 

Steuerung und Abstraktion der Hardware:
Computersysteme sind modular aufgebaut; Bestandteile unterschiedlicher Hersteller kommen zum Einsatz.
BS bedienen sich der Gerätetreiber, die die Steuerlogik für bestimmte Hardware enthalten.
 

Ein- und Ausgabesteuerung:
Computerprogramme sind auf die Eingabe von Daten angewiesen. BS steuern die Zusammenarbeit mit
verschiedenen Ein- und Ausgabekanälen wie Tastatur und Bildschirm, Datenträgern oder Netzwerken.
 

Dateiverwaltung:
Daten werden auf Datenträgern wie Festplatten, CDs o.ä. gespeichert. Die Dateiverwaltung wird als Dateisystem vom BS zur Verfügung gestellt, damit alle Programme auf dieselbe Art und Weise darauf zugreifen.
 

Bereitstellen der Benutzeroberfläche:
Das BS und alle Programme kommunizieren mit dem Benutzer durch zwei Arten von Benutzeroberflächen:
Die dialogorientierte Konsole ermöglicht das Eingeben von Befehlen per Tastatur.
Die grafische Benutzeroberfläche ermöglicht die Benutzerführung durch Menüs und Symbolen mit der Maus.

Dateisysteme:

Sind die Schnittstellen zwischen dem Betriebssystem und den Partitionen auf Datenträgern.
Sie organisieren die geordnete Ablage von Daten.

Was macht ein Dateisystem?

Neben der Datenorganisation auf dem Datenträger kann ein Dateisystem noch zusätzliche
Möglichkeiten zur Verfügung stellen (Beispiele):

• Verzeichnisse und Unterverzeichnisse anlegen
• Datumsinformationen speichern (Erstellungsdatum, letzte Änderung, Zugriff)
• Lange Dateinamen verwenden
• Groß- und Kleinschreibung für Dateinamen berücksichtigen
• Sonderzeichen für Dateinamen ermöglichen (z.B.: Leerzeichen)
• Rechteverwaltung zur Zugriffssteuerung auf Dateien/Verzeichnisse
• Journaling-Funktionen
• ...

Dateisystem und Formatierung

• Ein Dateisystem wird einer Partition durch Formatierung zugewiesen, „man formatiert mit einemDateisystem“. Hierbei werden auf einer Partition bestimmte Stellen für die Verwaltung reserviert undmit vordefinierten Werten überschrieben (was zu Datenverlust führt). Außerdem wird eineInhaltstabelle angelegt und die ersten Werte (für die reservierten Stellen) eingetragen.

Apple

• HFS (Hierarchical File System): hierarchisches Dateisystem mit Apple-Macintosh-spezifischen Eigenschaften, auf Macintosh-Modellen ab 1986
• HFS+ weiterentwickelte Variante von HFS mit Journaling, Standard unter Mac OS X

Unix

• UFS (UNIX File System): verwendet unter Solaris und BSD
• VxFS (Veritas Journaling File System): Journaling-Dateisystem von VERITAS
• XFS Journaling-Dateisystem von SGI primär für IRIX (nicht verwechseln mit xFS)
• ZFS (Zetta File System): Copy-On-Write-Dateisystem von Sun Microsystems für Solaris geschrieben

Microsoft

• FAT12 frühes Dateisystem der FAT-(File Allocation Table)-Dateisystemfamilie, heute noch gängig für Disketten (wird von nahezu jedem Betriebssystem unterstützt)
• FAT16 neuere Variante in der FAT-Dateisystemfamilie mit erweiterten Limits gegenüber FAT12 (wird von nahezu jedem Betriebssystem unterstützt)
• FAT32 neuere Variante der FAT-Dateisystemfamilie mit erweiterten Limits gegenüber FAT16, ab Windows 95b bzw. Windows 2000 (wird von neueren Betriebssystemen unterstützt)
• FATX spezialisierte Variante von FAT16/FAT32 für die Xbox
• NTFS (New Technology File System): Journaling-Dateisystem der Windows NT-Produktlinie, seit Windows XP das Standarddateisystem von neuen Windows-Versionen

Journaling-Dateisystem

• Speichert alle Änderungen vor dem eigentlichen Schreiben in einem dafür reservierten Speicherbereich, dem Journal.
• Damit ist es zu jedem Zeitpunkt möglich, einen konsistenten Zustand der Daten zu rekonstruieren, auch wenn ein Schreibvorgang abgebrochen wurde.
• Im Fall von Systemabstürzen oder Stromausfällen von Vorteil. So kann die (früher) automatisch gestartete Überprüfung des ganzen Dateisystems mit oft erfolglosen Reparaturversuchen entfallen. Speziell bei großen Festplatten mit Partitionsgrößen über 100 GByte von Vorteil.
• Man unterscheidet zwischen Metadaten-Journaling und Full-Journaling. Während Metadaten-Journaling lediglich die Konsistenz des Dateisystems garantiert, wird beim Full-Journaling auch die Konsistenz der Dateiinhalte gewährleistet.
• Umgangssprachlich wird oft der allgemeine Begriff des Journaling verwendet, wenn eigentlich Metadaten-Journaling gemeint ist.