Wozu dient das Betriebssystem?

Erkläre mit eigenen Worten, was das Betriebssystem eines Geräts ist, und schreibe den Namen des Betriebssystems deines Handys oder des Computers, den du benutzt, auf, dazu zwei Dinge, die dir dieses System ermöglicht.

Die Abbildung zeigt die Schichten eines Computers, von der Person, die ihn benutzt, bis zur Maschine, aber eine mittlere Schicht ist, wie im Schema dargestellt, mit einem Fragezeichen verdeckt.

Welche Schicht fehlt im Schema? Erkläre, was diese Schicht tut, und begründe, warum die Anwendungen nicht direkt mit der Hardware „sprechen“.

Bringe diese vier Begriffe in die Reihenfolge von der Person bis zur Maschine, so wie sie miteinander kommunizieren: Hardware, Anwendung, Betriebssystem, Nutzer. Erkläre in je einem Satz, was jedes Glied der Kette tut.

Das Betriebssystem arbeitet, ohne dass du es bemerkst. Nenne drei Aufgaben, die es im Hintergrund für dich erledigt (Speicher verwalten, Akku-Warnungen anzeigen, die Uhrzeit halten, kontrollieren, wer das Gerät benutzen darf ...), und erkläre eine davon in einem Satz.

Du kannst Musik hören, während du ein Dokument schreibst und der Browser geöffnet ist. Erkläre mit eigenen Worten, wie das Betriebssystem es schafft, dass alle Anwendungen sich CPU und Speicher teilen, ohne sich zu „streiten“, und was du bemerkst, wenn du zu viele gleichzeitig öffnest.

Das Handy zeigt die Meldung „Apps im Hintergrund wurden geschlossen“, wenn du viele gleichzeitig öffnest. Bringe die Meldung mit der Verwaltung des Arbeitsspeichers (RAM) durch das Betriebssystem in Zusammenhang und erkläre, warum die Musik-App meistens als Letzte geschlossen wird.

Wenn du eine Datei in den Papierkorb ziehst, wer verschiebt sie dann wirklich: du, die geöffnete Anwendung oder das Betriebssystem? Begründe deine Antwort, indem du überlegst, wer die Ordner des Geräts kontrolliert.

Wenn du einen USB-Stick einsteckst, erkennt der Computer ihn fast sofort und zeigt sein Symbol an. Erkläre, was das Betriebssystem in diesen Sekunden tut (das Gerät erkennen, seinen Treiber laden, es dem Nutzer anzeigen) und warum man nichts von Hand installieren muss.

Das Betriebssystem organisiert die Dateien in Ordnern. Dein Ordner „Dokumente“ ist ein Chaos aus Arbeiten, Fotos und Downloads. Entwirf eine Ordnerstruktur, um alles für das Schuljahr zu ordnen, schreibe die Regeln auf, nach denen du vorgegangen bist (klare Namen, Unterordner pro Fach ...), und erkläre, welche Vorteile sie im Juni haben wird.

Das System verlangt das Passwort, um ein neues Programm zu installieren, aber nicht, um ein Textdokument zu öffnen. Begründe, warum das Betriebssystem manche Aktionen schützt und andere nicht, und erkläre, was passieren könnte, wenn das Installieren von Programmen keine Berechtigung erfordern würde.

Ein Schüler lädt das Installationsprogramm eines Spiels und das eines freien 3D-Designprogramms herunter. Beim Versuch, sie über sein Schülerkonto auszuführen, verlangt das Betriebssystem in beiden Fällen das Administratorpasswort und blockiert die Installation. Der Schüler protestiert: „Das Betriebssystem sollte die Installation der Design-Software erlauben, weil sie pädagogisch ist, und nur die Spiele blockieren.“

1. a) Widerlege das Argument des Schülers technisch: Erkläre, warum ein Betriebssystem anhand des Berechtigungssystems nicht von selbst unterscheiden kann, ob eine Datei „pädagogisch“ oder „zur Unterhaltung“ ist.
2. b) Entwirf eine technische Lösung oder Konfiguration für den Klassenraum, die es den Schülern erlaubt, für den Unterricht nötige Software-Werkzeuge auszuprobieren, ohne ihnen volle Administratorrechte auf den Rechnern zu geben.

Analysiere diese beiden Vorfälle auf dem Handy einer Nutzerin:

• Vorfall A: Während sie spielte, schloss sich der Spielbildschirm plötzlich und es ging zurück zum Startbildschirm des Handys; die übrigen Anwendungen und die Anrufe funktionierten normal weiter.

• Vorfall B: Der Bildschirm fror komplett ein, die Tasten reagierten nicht und nach mehreren Sekunden Schwarzbild startete das Telefon vollständig neu.

1. a) Stelle mithilfe des Schichtenmodells (Hardware, Betriebssystem, Anwendungen, Nutzer) fest, auf welcher Ebene der Fehler jeweils entstand, und begründe, warum bei Vorfall B alle Funktionen gleichzeitig ausfielen.
2. b) Sage voraus, welche Folgen es für die Stabilität des Geräts hätte, wenn Anwendungen ohne Aufsicht des Betriebssystems direkt mit dem Speicher und dem Prozessor kommunizieren könnten.

Erkläre den Unterschied zwischen „Herunterfahren“ und „Energiesparmodus“ beim Computer: Was macht das Betriebssystem jeweils mit deinen geöffneten Dokumenten, und wann ist welche Option sinnvoll?

Der Computer im Klassenraum braucht mehr als drei Minuten, um nach dem Drücken des Einschaltknopfs zu reagieren. Als du die Liste der Programme ansiehst, die beim Start automatisch ausgeführt werden, findest du folgende Einträge:

1. Unternehmens-Virenschutz (Auswirkung: hoch)

2. Treiber der Soundkarte (Auswirkung: mittel)

3. Starter der Spieleplattform (Auswirkung: hoch)

4. Update-Assistent des Musikplayers (Auswirkung: gering)

1. a) Interpretiere diese Daten: Erkläre, welche Ressourcen des Computers (vom Betriebssystem verwaltet) beim Start überlastet werden und warum sie den Rechner bremsen, obwohl du noch keine Anwendung geöffnet hast.
2. b) Entscheide begründet, welche Programme du aus dem Autostart entfernen und welche du aktiv lassen würdest, um den Start zu beschleunigen, ohne die Sicherheit oder die Grundfunktion des Rechners zu gefährden.