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29.10.1976

Mehr Hardware für die Betriebssysteme der 80er Jahre!

Dipl.-Ing. Helmut Kreyer

Durch die, Methoden der modernen Software-Technologie (Chefprogrammierer - Projektorganisation, Top-Down-Vorgehensweise, Strukturierte Programmierung, Programmierung und Test im Dialog) kann auch die Erstellung von Betriebssystemen ingenieurmäßig durchgeführt werden.

Das Ergebnis durfte für künftige Betriebssysteme sein: Schnellere Fertigstellung, weniger Fehler, bessere Möglichkeit der Wartung und Weiterentwicklung größere Modularität und Übersichtlichkeit.

Indes, durch verbesserte Produktionsmethoden werden Betriebssysteme keinesfalls funktionell besser. Um diese Notwendigkeit deutlich zu erkennen, ist zuerst einmal der heutige Entwicklungsstand zu betrachten.

Allgemein verbreitet und im Einsatz sind heute

- der Mehrprogrammbetrieb (Multiprogramming),

- höhere Programmiersprachen (zum Beispiel Cobol)

- die Ein-/Ausgabepufferung (Spooling) und

- die virtuelle Technik.

Anwendungsbereiche und Funktionen, die sich heute langsam beim Benutzer durchsetzen, sind

- der Direktzugriff auf Datenbanken (DB/DC und

- die Dialogprogrammierung

- Erweiterung der virtuellen Technik

mehrfache virtuelle Adreßräume

virtuelle Peripherie/Dateien und

- adaptive Steuerungsverhalten.

Vier Trends

95% der aufgezählten Funktionen wurden bisher in den Betriebssystemen, das heißt durch Programme, realisiert. Dies hatte jedoch zur Folge, daß die Betriebssysteme immer größer wurden und auch einen immer größeren Teil der Computerleistung für sich benötigten. Damit ist praktisch heute ein Zustand erreicht, der es nicht gestattet, weitere zusätzliche Funktionen nur durch Betriebssysteme zu realisieren.

Für die Betriebssysteme der 80er Jahre zeichnen sich somit die folgenden Entwickungstrends ab:

- Aufteilung eines großen Betriebssystems in mehrere einfachere Einzelsysteme

- Auslagerung der Einzelsysteme in die verschiedenen Prozessoren der zukünftigen Computerhardware

- Realisierung von heutigen Betriebssystemfunktionen durch Hardware (Mikroprozessoren, Mikroprogramme)

- automatische Programmierung im Dialog.

Schon heute zeigt sich deutlich, daß die Hardware der zukünftigen Computersysteme in Zukunft nicht nur einen zentralen Prozessor besitzt, sondern für die unterschiedlichen Aufgaben separate Prozessoren einsetzt. Dies können zum Beispiel Prozessoren für Instruktionen, Ein-/Ausgabe, Datenübertragung, Höhere, Programmiersprachen oder Wartung und Diagnose sein.

Mehr Durchsatz durch Parallelität

Zwangsläufig damit verbunden ist, daß die Betriebssystemfunktionen, welche die einzelnen Prozessoren unterstützen, aus dem Zentralsystem herausgenommen und direkt den verschiedenen Prozessoren zugeordnet werden. Dies bedeutet eine Entflechtung der großen Betriebssysteme in einfacher zu erstellende, leichter überschaubare Einzelsysteme. Gleichzeitig kann durch diese Technik ein wesentlich höherer Durchsatz erreicht werden, da die Prozessoren und damit auch die zugehörigen Betriebssystemfunktionen echt parallel zueinander arbeiten können. (Nicht überlappt wie beim Mehrprogrammbetrieb.)

Mit Hilfe der Technik der mehrfachen virtuellen Adreßräume können zusätzlich Betriebssystemteile jeweils in den virtuellen Adreßraum desjenigen Benutzers gelegt werden, der die zugehörige Funktion für die Abwicklung seiner Aufgabe benötigt.

Da die Hardware in den letzten Jahren funktionell kaum weiterentwickelt wurde, mußten die Betriebssysteme alle zusätzlichen Funktionen übernehmen. Der Grund hierfür lag darin, daß die neuen Funktionen einfacher, billiger, und modularer durch Programme in dem Betriebssystem implementiert werden konnten, als in der teuren, sich nach starren Regeln verhaltenden Hardware. Dieser Zustand hat sich schon und wird sich in Zukunft verstärkt verändern. Die Hardware kann inzwischen zu niedrigen Kosten wesentlich komplexere Funktionen durchführen, als dies in der Vergangenheit möglich war. Das zeigt sich auch bei den heute angebotenen Mikroprozessoren.

Als Folge dieser Entwicklung werden in Zukunft verstärkt Funktionen, die heute noch durch Software dargestellt werden, durch Hardware realisiert. Dazu können zum Beispiel gehören:

- Diagnoseroutinen

- häufig benutzte Befehlsfolgen des Steuerprogramms

- Verarbeitung von Befehlen höherer Programmiersprachen

- Befehlsfolgen von Datenbanksoftware.

Die Verlagerung heutiger Betriebssystemfunktionen in die Hardware bedeutet eine weitere Vereinfachung der Betriebssysteme. Außerdem kann man erwarten, daß durch diese Maßnahmen die zukünftigen Betriebssysteme gegenüber heute einen Geringeren Teil der Hardwareleistung für sich selbst benötigen, so daß für den Benutzer ein erheblich größerer Durchsatz zu erzielen sein wird.

Dipl.-Ing. Helmut Kreyer ist Leiter der Abteilung Systemsoftware/Serie 90 bei Sperry Univac, Sulzbach/Ts.