Was ist ein Betriebssystem?

Viele Menschen haben tagtäglich mit elektronischen Geräten wie PC, Laptop, Smartphone oder Tablet zu tun – und somit begegnen uns auch immer wieder Betriebssysteme. Doch nur die wenigsten Nutzer wissen eigentlich, was diese Software kann und warum sie auf all diesen Geräten installiert ist. Während man auf Laptops und Desktopcomputern vor allem Windows, macOS oder Linux einsetzt, arbeiten die meisten mobilen Geräten mit iOS oder Android. Zwar unterscheiden sich all diese Betriebssysteme in vielen Aspekten, doch ihre Aufgaben und auch ihr Aufbau ähneln sich im Prinzip sehr stark.

Wofür braucht man ein Betriebssystem?

Schaltet man den Laptop ein, sieht man zunächst, wie das System hochfährt. Abhängig vom gewählten Betriebssystem startet Windows, Linux oder macOS. Erst wenn dieses für das Funktionieren des Geräts so wichtige System geladen hat, kann man sich an die eigentliche Arbeit machen und Programme starten, sich mit dem Internet verbinden oder Dateien öffnen. Für das Starten des Geräts ist das Betriebssystem allerdings nicht zuständig. Ihm ist das BIOS vorgeschaltet, das für den eigentlichen Startvorgang zuständig ist.

Doch das BIOS hat nur ganz rudimentäre Fähigkeiten, die hauptsächlich mit dem Boot-Vorgang zu tun haben. Bei diesem startet es eben auch das Betriebssystem, das dann die komplette Verwaltung des Computers übernimmt. Davon passiert ganz viel im Hintergrund. Windows und Co. stehen aber auch als Schnittstellen zwischen dem Nutzer und dem Computer zur Verfügung. Über die umfangreiche Software lassen sich Einstellungen an den Geräten vornehmen, Programme installieren und deinstallieren und lässt sich Software ausführen.

Fakt

Nicht nur auf den bekannten Anwendergeräten wie Smartphone und PC laufen Betriebssysteme. Prinzipiell haben die meisten komplexen digitalen Geräte ein Betriebssystem, das in der Regel aber für die Nutzer versteckt im Hintergrund läuft.

Heutzutage sind die meisten Betriebssysteme grafisch aufbereitet und auf Benutzerfreundlichkeit ausgerichtet. Die wichtigsten Funktionen sollen Anwendern mit nur wenigen Klicks der Maustaste zur Verfügung stehen; die Menüführung soll möglichst intuitiv sein. Das war aber nicht immer so. Ganz am Anfang, als die ersten Computer für wissenschaftliche und militärische Zwecke eingesetzt wurden, verzichtete man noch komplett auf ein Betriebssystem. Damals wurde alles direkt mit der Maschine selbst erledigt – eine Vermittlungsschicht gab es noch nicht. Doch spätestens als die ersten PCs aufkamen, also Computer, die nicht mehr die Größe eines Schranks einnahmen, gehörten auch Betriebssysteme zur Standardausstattung.

Die ersten Betriebssysteme hatten noch keine grafische Benutzeroberfläche. Stattdessen hat man mit einer Kommandozeile, die man heute zum Beispiel noch in der Windows PowerShell wiederfindet, gearbeitet. Für jede Aktion – egal ob das Öffnen einer Datei, die Navigation durch die Ordnerstruktur oder das Starten eines Programms – musste man den korrekten Befehl kennen und eingeben. Erst als Computer auch für den Heimgebrauch eingesetzt werden konnten, haben sich mit der Zeit einfachere Benutzeroberflächen durchgesetzt. Federführend hierbei waren die beiden Unternehmen Microsoft (mit Windows) und Apple (mit macOS).

Aufgaben eines Betriebssystems

Das Betriebssystem ist quasi das Herzstück jedes Computers. Ohne die komplexe Software können die anderen Programme nicht funktionieren. Dabei sind die Aufgaben, die das System erledigen muss, vielfältig. Manches findet komplett im Hintergrund statt und vieles auch gleichzeitig.

Hardware-Verwaltung

Eine der wichtigsten Aufgaben des Betriebssystems läuft für Nutzer meist unsichtbar im Hintergrund ab. Die Software verwaltet sämtliche Hardware, sowohl für die Ein- als auch die Ausgabe. Dafür verwendet das System Treiber, die von Hardware-Produzenten mitgeliefert werden. Über die Treiber ist es möglich, Befehle von Geräten zu empfangen und weiterzugeben sowie selbst Befehle an die Hardware zu übermitteln. Auf diese Weise funktionieren, Tastatur, Maus, Bildschirm, Festplatte, Grafikkarte und alle anderen Komponenten, die einen Computer ausmachen.

Software-Verwaltung

Wenn man Software aus dem Internet runterlädt, hat man auf der Downloadseite meist die Wahl zwischen Versionen für verschiedene Betriebssysteme. Das zeigt, wie eng die Programmierung der Anwendungen an die Vorgaben des Betriebssystems gebunden ist. Die grundlegenden Systeme der Computer verfügen über Schnittstellen, welche die Kommunikation mit den individuellen Anwendungen regeln. So ist es möglich, dass eine Anwendung Arbeitsspeicher zugewiesen bekommt, Prozessorressourcen verwenden darf und die Eingabe durch Tastatur und Maus weiterverarbeiten kann.

Dateiverwaltung

Wenn man ein Dokument verfasst hat, kann man dieses entweder drucken (wofür die Anwendung die Anweisung an das Betriebssystem weitergibt, welches dann wiederum an den Drucker übergibt), oder man speichert die Datei in einem Ordner ab. Das man in einer Verzeichnisstruktur arbeiten kann, ist auch nur dank des Betriebssystems möglich. Auf der Festplatte selbst herrscht diese Ordnung nicht.

Rechteverwaltung

In bestimmten Situationen, zum Beispiel im Unternehmenskontext, arbeiten verschiedene Personen an einem Gerät. Aber nicht alle sollen die Möglichkeit haben, Systemeinstellungen vorzunehmen. Moderne Betriebssysteme machen es deshalb möglich, verschiedene Benutzer anzulegen und deren Rechte individuell anzupassen. Jedes Konto lässt sich dann auch mit einem Passwort absichern.

Benutzerführung

Auch Menschen ohne besondere IT-Kenntnisse sollen problemlos mit einem Computer umgehen können. Deshalb ist es für ein Betriebssystem wichtig, Funktionen und Optionen möglichst einfach zu gestalten. Auch für Laien sollen diewichtigsten Aspekte problemlos nutzbar sein. Darüber hinaus bieten viele Betriebssysteme – vor allem bei PCs – zusätzliche Möglichkeiten für professionelle Nutzer.

Netzwerkfunktionen

Da das Betriebssystem die Hardware organisiert, ist es auch für die Netzwerkkarte und damit für die Verbindung ins Internet und in andere Netzwerke verantwortlich. Über ein Betriebssystem lässt sich in der Regel der Computer als Netzteilnehmer konfigurieren, zum Beispiel auch eine spezifische IP-Adresse definieren. In den Einstellungen kann man zudem die Spezifikationen eines LANs und des Subnets eintragen, um sich so mit anderen PCs zu verbinden. Die Netzwerkeinstellungen ermöglichen auch, den DNS-Server individuell zu bestimmen.

Sicherheitsvorkehrungen

Zwar nicht traditionell eine Aufgabe des Betriebssystems – und auch immer noch durch zusätzliche Software erreichbar: Sicherheit. Da Computer bei einer ständigen Verbindung ins Internet Gefahren ausgesetzt sind, haben Betriebssysteme auch eigene Sicherheitsvorkehrungen eingebaut. So sind beispielsweise bei Windows von Haus aus bereits Firewall und Antiviren-Scanner implementiert.

Aufbau eines Betriebssystems

Das Betriebssystem steht zwischen Hardware und der anderen Software. Damit die Verwaltungsarbeit möglich ist, hat das Betriebssystem einen etwas anderen Aufbau als die meisten anderen Programme. Man spricht davon, dass die Systeme aus unterschiedlichen Schichten aufgebaut sind. In der untersteten Schicht – also der, die sich am weitesten von der Benutzeroberfläche entfernt befindet – liegt der Kernel, das wichtigste Element des Betriebssystems. Dieses Programm wird daher auch als erstes geladen. Der Kernel ist die direkte Schnittstelle zur Hardware, initialisiert diese und gibt Befehle der laufenden Programme an die Hardware weiter.

Auf diesem Systemkern bauen dann die weiteren Schichten auf, die sich immer weiter von der Interaktion mit der Hardware entfernen. Jede Ebene kommuniziert dabei nur mit der über oder unter ihr. Ganz oben schließlich ist die Benutzeroberfläche – so gesehen die Schnittstelle zwischen Nutzern und der Software. Führt der Nutzer eine Aktion durch, wird diese Anweisung durch die verschiedenen Schichten geleitet, bis es an der richtigen Stelle – zum Beispiel dem Prozessor – angekommen ist.

Unterschiedliche Betriebssysteme

Man kann Betriebssystem unter verschiedenen Gesichtspunkten kategorisieren. Ganz offensichtlich unterscheidet man beispielsweise Betriebssysteme für mobile Geräte von solchen für Desktop-PCs und Laptops. Man kann sich aber auch die zugrundeliegende Software anschauen. Dabei unterscheidet man dann meist unixbasierte Systeme (wie etwa macOS und Linux) von VMS-artigen Betriebssystemen wie die neueren Windows-Versionen. Ältere Ausführungen von Windows bauen hingegen auf DOS auf. Dann gibt es auch noch Betriebssysteme, die speziell für Server gedacht sind. Die bekanntesten und am weitesten verbreiteten Betriebssysteme dürften allerdings Windows, macOS, die verschiedenen Linux-Distributionen, iOS und Android sein.

Windows

Das wahrscheinlich bekannteste Betriebssystem auf dem Markt – und mit über 30 Jahren auch eines der dienstältesten: Vermutlich haben die meisten Menschen schon mal an einem PC mit Windows gearbeitet. Das liegt vor allem auch daran, dass das Produkt von Microsoft auf vielen fertig zusammengestellten Computern schon installiert ist. In regelmäßigen Abständen erscheint eine neue Version des Betriebssystems. Inzwischen ist man bei Windows 10 angelangt, wobei die Zählung immer wieder geändert wird, weshalb die aktuelle Version mitnichten erst die zehnte Fassung ist.

Fakt

Microsoft hat sich auch an der Entwicklung von mobilen Betriebssystemen versucht: Diese waren bisher am Markt aber weniger erfolgreich. Die letzte Version (Windows 10 Mobile) wird daher nicht mehr weiterentwickelt.

macOS

Relativ zeitgleich mit Microsoft hat auch das IT-Unternehmen Apple sein erstes Betriebssystem herausgebracht. Damals noch einfach unter dem Namen „System“ geführt, war das Betriebssystem für die Macintosh-Reihe von Anfang an für die grafische Benutzeroberfläche bekannt. Hatte man die System-Software zwischenzeitlich unter dem Namen Mac OS X vertrieben, heißt das Betriebssystem nun macOS – und passt sich somit der Benennung von iOS an. Eine Besonderheit von macOS ist, dass das Betriebssystem fast ausschließlich auf Hardware von Apple eingesetzt wird.

Linux

Die bekannte Alternative zu den beiden großen Produkten von Microsoft und Apple ist Linux. Selbst wenn man noch nicht damit gearbeitet hat, haben viele Nutzer bereits von Linux gehört – und zu Unrecht als kompliziertes Pendant zu Windows abgestempelt. Tatsächlich handelt es sich bei Linux selbst nur um den Kernel, welcher in verschiedene Distributionen eingebaut ist. Zu den bekanntesten gehören Ubuntu, Debian, openSUSE, Fedora oder CentOS.

Fakt

Viele Linux-Distributionen sind Open Source, werden von einer motivierten Community weiterentwickelt und sind kostenfrei verfügbar.

iOS

Das iPhone von Apple ist eines der erfolgreichsten Smartphones auf dem Markt und hat damit auch das mobile Betriebssystem iOS weltweit verbreitet. Das auf jedem Appel-Smartphone bereits installierte Betriebssystem verfolgt den gleichen Ansatz wie macOS: Benutzer sollen möglichst einfach durch die verschiedenen Menüs und Programme navigieren können. Was man in puncto Benutzerfreundlichkeit gewinnt, verliert man allerdings in der Freiheit. Apples iOS ist dafür bekannt, kaum individuelle Einstellungsmöglichkeiten zu bieten.

Fakt

Bis 2019 wurde auch das iPad mit iOS ausgeliefert. Inzwischen hat das Apple-Tablet aber (wieder) ein eigenes Betriebssystem mit dem Namen iPadOS. Der iPod Touch, das mobile Medienabspielgerät des US-Unternehmens, wird allerdings nach wie vor mit iOS ausgeliefert.

Android

Der andere große Mitspieler im Sektor der mobilen Betriebssysteme ist Android. Und das Produkt, hinter dem vor allem Google steckt, geht einen ganz anderen Weg als die Apple-Konkurrenz. Android ist zum einen als freie Software verfügbar, und bietet damit sehr viele Anpassungsmöglichkeiten, und ist nicht auf einen Gerätehersteller beschränkt. Nahezu jedes Smartphone, das nicht von Apple stammt, wird heutzutage mit Android ausgeliefert.

Fakt

Gerätehersteller passen Android meist an ihre Vorstellungen an, weshalb sich die Konfigurationsoptionen von Smartphone zu Smartphone deutlich unterscheiden können.


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