Lespakket 14 - Besturingssystemen

8.1 Functies en eigenschappen van een besturingssysteem

Scan deze qr-code om de video te bekijken

Hoofdtaken van een besturingssysteem

• Programmaverwerking: laden en opstarten van programma's, foutmeldingen weergeven, vertalen naar machinetaal
• Bestandsverwerking: bestanden aanmaken, benoemen, wijzigen en opslaan in mappen
• Taakbeheer: invoer-/uitvoerapparaten beheren, verwerkingscapaciteit toewijzen, geheugen beheren
• Statusinformatie: datum, systeemtijd, verwerkingscapaciteit en opslagcapaciteit weergeven
• Beveiliging: bescherming van mappen, bestanden, software en netwerkverbindingen
• Datacommunicatie: dataverkeer beheren, computersysteem identificeren op netwerk, gebruikersaanmelding
• Gebruikersinterface: grafische of tekstgebaseerde interface voor gebruikersinput

Vereisten voor succesvolle besturingssystemen

• Efficiëntie: optimaal gebruik van systeembronnen (processor, geheugen, randapparatuur)
• Stabiliteit: voorkomen van haperen of crashes
• Gebruiksvriendelijkheid: intuïtieve interface, eenvoudig te bedienen
• Toekomstbestendigheid: regelmatige updates en upgrades voorkomen veroudering

Processen en multitasking

• Een taak of process is elk actief (gebruikers)programma in het besturingssysteem
• Multitasking: meerdere taken tegelijk uitvoeren
• Bij één processorkern worden instructies sequentieel uitgevoerd, maar lijken tegelijk uit te voeren door hoge snelheid
• Bij meerdere processorkernen kunnen taken werkelijk tegelijk draaien
• Scheduler in de kernel bepaalt de volgorde van procesuitvoering
• Taak krijgt status "ready to run" (gereed) of "waiting" (wachtend)
• Threadverwerking: taak verdeeld in verschillende threads [(Taakbeheer/Task Manager screenshot nuttig)]

Spoolen en wachtrijbeheer

• Spoolen: documenten in wachtrij plaatsen voor randapparaten (bijv. printer)
• Processor blijft beschikbaar voor andere taken terwijl apparaat actief is
• Vervangt oude systeem waarbij computer wachtte tot taak volledig afgerond was

Bestandssystemen

• Bestandssysteem bepaalt hoe harde schijf wordt ingedeeld (zie ook formatteren)
• Elk besturingssysteem gebruikt specifiek bestandssysteem (automatisch geïnstalleerd)
• Voorbeelden: FAT16/32 (verouderd, MS-DOS/Windows), NTFS (moderne Windows), EXT (Linux), APFS (MacOS) [(tabel met bestandssystemen per OS nuttig)]

Test je kennis!

Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken

8.2 Een beknopt overzicht van besturingssystemen

8.2.1 Microsoft besturingssystemen

• Wereldwijd bekendste OS-ontwikkelaar, opgericht eind jaren 1970 door Bill Gates
• MS-DOS (1981): tekstgebaseerd, makkelijk aan te leren, start voor IBM Personal Computer
• Windows (vanaf 1990): grafische interface na concurrentie van Apple, snel meest gebruikt OS wereldwijd
• Nieuwe versies elke 3-4 jaar met focus op neerwaartse compatibiliteit, maar soms ten koste van stabiliteit
• Onderscheid tussen thuisgebruik (FAT-bestandssysteem) en netwerk (NT-platform met NTFS) tot Windows XP
• Windows Server: voor netwerkdiensten, populair bij kleine bedrijven en scholen door gebruiksvriendelijkheid
• Windows Mobile/CE: voor smartphones en tablets, minder succesvol; ontwikkeling gestopt
• Windows 10: cross-platform OS voor desktop en mobiel, strategie niet erg succesvol

8.2.2 UNIX

• Ontstaan jaren 1960-1970 bij Bell Laboratories als universeel, eenvoudig, krachtig en elegant besturingssysteem
• Multitasking: processor voert verschillende taken uit zonder verstoring of instabiliteit
• Multi-user: verschillende gebruikers kunnen tegelijk verschillende taken uitvoeren zonder beïnvloeding
• Systeem-onafhankelijk: modulair opgebouwd, installeerbaar op veel verschillende computertypen
• Grafische interface niet ontwikkeld, bedoeld voor IT-professionals
• Beschouwd als een van meest stabiele en krachtige netwerkbesturingssystemen ooit

8.2.3 Linux

• Gebaseerd op UNIX-concept (1983 Richard Stallman), kernel ontwikkeld door Linus Torvalds (1991)
• Open-source en gratis: broncode publiek beschikbaar, geen licentiekosten
• Distributies: vele varianten met dezelfde kernel, elk met specialiteiten; meestal gratis downloadbaar
• Desktop environments (GUI): KDE, Gnome, Xfce, Beryl; tekstcommando's ook mogelijk maar ingewikkelder
• Voordelen: gratis, aanpasbaar, stabil, goede netwerkprestaties, minder gevoelig voor virussen
• Nadelen: minder software beschikbaar, sommige distributies complexer, veronderstelt achtergrondkennis
• Vooral populair als serverbesturingssysteem voor lokale netwerken en internet
• Android (Google, 2009): open-source mobiel OS gebaseerd op Linux-kernel, meest populair voor mobiele apparaten
• ChromeOS: Google-bezturingssysteem voor Chromebooks, webapplicaties in Chrome-browser, populair in onderwijs

8.2.4 MacOS

• Apple-besturingssystemen bekend om innovatie en stabiliteit, populair in grafisch werkgebied
• Tot MacOS 9: volledig eigen kernel
• MacOS X (vanaf versie 10): gebaseerd op BSD-kernel met Aqua grafische interface, performant en stabiel maar geen neerwaartse compatibiliteit
• Hoge hardwarevereisten, niet geschikt voor upgrade oudere computers
• Duur besturingssysteem, inbegrepen bij aankoop nieuwe Apple-computer
• MacOS X Server: speciale versie voor servers
• iOS: besturingssysteem voor iPad en iPhone, afgeleid van MacOS X [(vergelijking van alle vier besturingssystemen in tabel nuttig)]

Filmpjes/zelftesten Voorlopig te vinden op https://www.sleutelboek.eu/web/computerhardware30-821-microsoft-besturingssystemen

8.3 Multibooting

Wat is het?

• Meerdere besturingssystemen op één computer mogelijk door schijf in partities in te delen
• Elk besturingssysteem op aparte partitie installeren
• Bij opstarten toont bootmanager keuzemenu voor gewenst besturingssysteem

UEFI boot manager

• Bootmanager bevindt zich in bootsector (vroeger MBR - master boot record, nu GPT - guid partition table)
• Deze start vaak automatisch het laatst geïnstalleerde OS op (in te stellen)
• Je kan op een toets drukken (ESC, Ctrl-F12, ... afhankelijk van het merk van je computer)

OS boot loader

• De OS boot loader toont vaak ook de verschillende geïnstalleerde OS'en op het scherm
• Bij Windows multibooting: altijd meest recente versie als laatste installeren (oudere versies eerst)
• Alternatieve besturingssystemen als laatste installeren, omdat hun bootmanagers alle Windows-versies steunen

Hoe installeer ik linux naast Windows

Scan deze qr-code om de video te bekijken

Test je kennis!

Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken

8.4 Virtueel besturingssysteem

Scan deze qr-code om de video te bekijken

Virtualisatie: concept en voordelen

• Mogelijk om een ander besturingssysteem binnen je huidige besturingssysteem te draaien
• Een virtualisatieprogramma simuleert een extra computer in een afgeschermde omgeving
• Hostsysteem: het oorspronkelijke besturingssysteem
• Virtueel besturingssysteem: het bijkomende besturingssysteem dat in de virtuele omgeving draait
• Meerdere virtuele besturingssystemen op dezelfde computer mogelijk
• Voordeel: computer hoeft niet telkens opnieuw opgestart te worden voor ander OS
• Nadeel: twee actieve besturingssystemen verbruiken extra processor en geheugen; vereist voldoende krachtige computer

Vormen van virtualisatie

• Native virtualisatie: virtuele computer gesimuleerd met rechtstreekse processortoegang van host, goede prestaties maar beperkt op processortype.

  • Type 1 Hypervisor (Bare Metal): De virtualisatiesoftware wordt direct op de hardware geïnstalleerd, zonder dat er eerst een Windows of Linux op de computer staat. Dit is de standaard voor servers en datacenters. [VMWare Esxi, Hyper-V Server, Proxmox, VirtualBox]

  • Type 2 Hypervisor (Hosted): De virtualisatiesoftware draait als een applicatie binnen een bestaand besturingssysteem (het Host OS). Dit is ideaal voor laptops en desktops om snel een extra OS te testen. [VMWare Workstation, Hyper-V Desktop, VirtualBox]

• Emulatie: complete computer inclusief processor gesimuleerd, geen processorlimiet maar zeer belastend door voortdurende vertaling van instructies [QEMU, MAME (games)]

• Paravirtualisatie: virtuele systemen op gelijke hardware als host, betere prestaties, vereist aanpassbare broncode (Linux wel, Windows/MacOS niet) [Xen, VirtIO]

• Besturingssysteemvirtualisatie/Containervirtualisatie: meerdere OS met dezelfde kernel naast elkaar, werkt alleen als host en virtueel systeem op dezelfde kernel gebaseerd zijn [Docker]

• Applicatievirtualisatie: toepassingen geïsoleerd in virtuele omgeving, eenvoudig in/uit te schakelen; sandboxing = testen van programma's zonder risico voor hostsysteem [Sandboxie]

Vereisten en tools voor virtualisatie

• BIOS of UEFI moet virtualisatie mogelijk maken (meestal ingeschakeld op moderne computers)
• Hypervisor of VMM (virtual machine monitor) moet op hostsysteem geïnstalleerd worden
• Bekende virtualisatieprogramma's: VMWare, VirtualBox (Oracle), Hyper-V (Microsoft), Parallels Desktop
• Sommige besturingssystemen hebben ingebouwde hypervisor
• Veel virtualisatieprogramma's gratis downloadbaar
• Geldige licentie vereist voor besturingssystemen (tenzij gratis of open-source)

Test je kennis!

Scan deze qr-code om de inhoud te bekijken