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Objekte
Ein Objekt ist wie ein Verbund aufgebaut. enthält aber zusätzlich zu Werten auch Methoden

Nachrichten
Der Mechanismus, der dazu dient, eine Methode eines Objekts aufzurufen, wird als Nachricht (message) bezeichnet

Klassen
Um In objektorientierten Programmen Gemeinsamkeit auszudrücken, faßt man gleichartige Objekte zu Klassen zusammen

Methoden
welche Methoden (Aktionen) die Objekte als Reaktion auf die Nachrichten ausführen sollen

Viele Klassen sind einander ähnlich und unterscheiden sich nur in Details. Vererbung (inheritance) gestattet die Bildung einerneuen Klasse, indem man von einer bestehenden Klassse ausgeht und beschreibt. worin sich die neue Klasse von der bestehenden unterscheidet.
Man spricht dann davon, von einer Basisklasse (base class) eine neue Klasse
(ahgeleitete Klasse, derived class) abzuleiten.

Anforderungen und Eigenschaften
Datenbasis, Datenbank. Eine Datenbasis ist eine Menge von Daten, die aus Sicht der Systembetreiber in irgendeiner Weise als zu sammengehörig betrachtet werden

Dauerhaftigkeit - Daten solange aufbewahren, bis sie explizit gelöscht werden
Integrität - nur korrekte und widerspruchsfreie (,.konsistente'') Daten in die Datenbank gelangen zu lassen
Anwendungsunabhängigkeit - 
Flexibilität und Bequemlichkeit - 
Größe - darf lediglich durch die vorhandene (Hintergrund-) Speicherkapazität begrenzt sein
l\lehrfachbenutzbarkeit - muß in vielen Fällen zur gleichen Zeit von mehreren Anwendungen aus verwendet werden (database sharing)
 

Damit die Metadaten auch maschinell gut verarbeitbar sind, wird ein formales Rahmenwerk für Datenbeschreibungen

benötigt, das sog. Datenmodell

Die Festlegung konkreter Datenbeschreibungen (als Vorgang und als Ergebnis) heißt Datendefinition

Die Zugriffskontrolle eines DBMS arbeitet gewöhnlich nach dem Prinzip des positven Schutzsystems: alles ist verboten, was nicht explizit erlaubt ist.
Zu diesem Zweck prüft das DBMS bei jeder Operation, ob sie im Rahmen der aktuell vorliegenden Autorisierungen zulässig ist oder nicht. Nur im Falle einer erfolgreichen Prüfung wird die Operation auch tatsächlich ausgeführt. andernfalls erfolgt eine Fehlermeldung

Das heute gängigste semantische Modell ist das Gegenstands- /Beziehungsmodel (entity/relationship model, ERM), das eine abstraktere Beschreibung der Umwelt als das Relationenmodell gestattet;
neuerdings gewinnen auch objektorientierte Modellierungsansätze wie vor allem
UML (unified modefing language) an Bedeutung

Ist der Entwurf (noch) nicht gut genug, muß normalisiert werden. Dies bedeutet eine Zerlegung von Relationen nach bestimmten Kriterien, so daß aber insgesamt der Informationsgehalt erhalten bleibt.
Normalformen und Normalisierung haben vor allem dann ihre Bedeutung, wenn nicht mit dem ERM gearbeitet wird

Das Modell beschreibt lediglich, welche Aufgaben die Schichten erledigen sollen.
Das "Reference Model for Open System Interconnection" wurde von der Organisation ISO 1983 (Vorarbeiten seit 1977) zum internationalen Standard erklärt. Das Modell will durch Festlegungen auf den verschiedenen Ebenen eine allgemeine Kommunikationsstruktur definieren, damit heterogene Rechnerwelten miteinander in Verbindung treten können. Hier ist die grundlegende Einteilung, wie sie das Modell vorsieht:

OSI-Schicht I . die Bitübertmgungsschicht Ph, handhabt den Bitstrom zwischen physisch verbundenen Systeme n . Entsprechende Dienste legen die elektrische Darstellung der Bits ( Leitungscodierung) und Eigenschaften von Kabeln und Steckern fest .

OSI-Schicht 2, die Sicherungsschicht D , bietet einen gesicherten Paketstrom zwischen physisch verbundenen Systeme n . Der Bitstrom wird in numerierte und quittierte Pakete (Rahmen ,.frames) zerlegt. Für lokale Netze . bei denen sich mehrere Knoten ein physisches Medium teilen hat sich eine Untergliederung in Schicht 2a (Zugangsprotokoll
zum Medium: media access control) und 2b (Fehlererkennung und Überlastkontrolle für Empfänger: logical link control) durchgesetzt.

OSI-Schicht 3 , die Vermittlungs- oder Netzwerkschicht N, bietet durchgehenden Pakettransport
zwischen Endsystemen an. Dort werden Wege zwischen nicht physisch verbundenen Knoten
gefunden (Wegewahl) und Pakete weitergeleitet (Vermittlung)

OSI-Schicht 4. die Transportschicht T, leistet die Übertragung von Datenpaketen zwischen
Betriebssystemprozessen und verbirgt dabei Topologie und Eigenschaften des Netzes.
Diese ,.Ende-zu-Ende"-Übertragung erfolgt häufig verbindungsorientiert

OSI-Schicht 5. die Kommunikationssteuerungsschicht S, erlaubt die Strukturierung einer
oder mehrerer aufeinanderfolgender Transport-Verbindungen . Dazu kann das Recht
zum Aufruf bestimmter Dienstprimitiven zwischen Nutzern geregelt werden .
Die Datenübertragung kann in Abschnitte gegliedert werden, vor allem als Basis für
Rücksetz -Operationen .

In OSI-Schicht 6 , der Darstellungsschicht P, wird die Datendarstellung für heterogene
Endsysteme harmonisiert. Über ein einheitliches Zwischenformat (Transfersyntax )
wird die Binärcodierung der Basisdatentypen zwischen Rechnerarchitekturen und Programmiersprachen
angepaßt . Definitionen komplexer Datenstrukturen können zwischen kommunizierenden
Prozessen ausgetauscht werden (abstrakte Syntax) .

OSI-Schicht 7, die Anwendungsschicht A , enthält sog. Dienstelemente für wiederkehrende

, allgemeine Aufgaben sowie Dienstelemente für spezielle Anwendungsklassen

Flußsteuerung .
Dieser Mechanismus schützt die Empfangsinstanz und den empfangenden Nutzer vor Überlast

Stauvermeieidung .
In überlasteten Netzen kann der Durchsatz drastisch sinken . Explizite Stauvermeidung,
etwa durch eine feste Anzahl von umlaufenden Containern (die leeroder voll sein können) ,
ist selten; häufig begrenzt das Netz statt dessen die Anzahl angebotener Verbindungen

Ratenkontrolle . In der Kommunikation multimedialer Daten über geographisch große
Distanzen ist die Datenmenge , die ein Sender zwischenspeichern kann . schnell erschöpft .
Das Warten auf Quittungen führt dann zu Stop-and-Go-Betrieb. Statt eine Flußsteuerung
müssen sich Sende- und Empfangsinstanz an eine maximale Datenmenge pro Zeiteinheit (Rate) halten.

CSMA/CD. Ein grundlegendes Verfahren dieser Netze ist CSMA/CD (carrier sense multiple

access collision detection ) : Bevor eine Datenübertragung beginnt, wird der Zustand

des Netzes von der sendewilligen Station geprüft . Überträgt keine andere Station Daten,

darf die sendewillige Station zu diesem Zeitpunkt versuchen zu senden

Ethernet ist ein CSMA/CD-Verfahren , das heutzutage fast alle anderen drahtgebundenen LANs verdrängt:
Es ist sehr günstig und flexibel einsetzbar. Das heute verfügbare Ethernet bietet eine Datenrate
von 10 Mbit/s (IEEE 802 .3a bis 802 .3j und 100 Mbit/s (Fast Ethernet, IEEE 802 .3u, 802 .3y ) .
Es existieren seit einiger Zeit auch Varianten des Ethernets mit I G Bit/s (Gigabit Ethernet, IEEE 802 .3z bis 802 .3ab) und I0 GBit/s . Ab I GBit/s werden die Netze für Backbones (schnelle Verbindungen zwischen LANs) verwendet.

Lokale Funknetze wurden erstmalig 1997 im Standard IEEE 802.11 definiert .
Man setzt sie im Bereich von 2 .4 GHz ( IEEE 802 . l l b und IEEE 802 . l l g) und 5 GHz (802 .l l .a)
für Übertragungsraten von 54 Mbit/s e i n . Der Zugri ff auf diese Frequenzen
wird dabei im allgemeinen durch CSMA/CA - eine Abwandlung von CSMA/CD
geregelt; außerdem können Datenpakete an nur einen Empfänger nach dem Empfang
bestätigt werden .

Ein Logikgatter, oder auch nur Gatter (engl. gate), ist ein elektronisches Bauelement für die Realisierung einer Booleschen Funktion, das Eingangssignale zu Ausgangssignalen verarbeiten kann.

Die Eingangssignale werden durch Implementierung logischer Operatoren, wie UND, ODER oder NICHT, zu einem einzigen logischen Ergebnis umgewandelt und durch die Ausgabesignale abgebildet. Für die Implementierung gibt es jedoch unterschiedliche Möglichkeiten

NOT, NICHT-Gatter

AND, UND-Gatter und wird auch als Konjunktion bezeichnet.

NAND, NAND-Gatter (NICHT UND)

OR, ODER-Gatter

NOR, NOR-Gatter (NICHT ODER)

XOR, XOR-Gatter (Exklusiv-ODER, Antivalenz)

XNOR XNOR-Gatter (Nicht-Exklusiv-ODER, Äquivalenz)

Betriebssysteme erfüllen eine oder mehrere der folgenden Aufgaben:

Abstraktion: Technische Einzelheiten der Rechner-Hardware werden vom Betriebssystem so gekapselt, daß sie weder dem Bediener noch dem Anwendungsprogrammierer sichtbar sind

Wohldefinierte Schnittstelle fiir Anwndungsprogramme: Diese Schnittstelle erlaubt es Anwendungsprogrammierern, die Dienste des Betriebssystems zu nutzen. Dafür hat sich die Bezeichnung API (application programming interf'ace) eingebürgert

Koordination und Zuteilung von Betriebsmitteln bei konkurrierend ablaufenden Programmen: Dies ist die Kernaufgabe eines Betriebssystems mit Mehrprozessbetrieb. Wichtigste Betriebsmittel sind Prozessorkapazität. Hauptspeicher, Hintergrundspeicher und das Zugriffsrecht auf die E/A-Einheiten.

Schutz mehrerer gleichzeitig oder nacheinander aktiver Benutzer: Betriebsysteme. die für Mehrbenutzerbetrieb ausgelegt sind. müssen vor allem sicherstellen. daß Anwendungsprogramme die Systemintegrität nicht verletzen können.

Bedienschnillstelle für Systemverwalter und Benutzer: Diese Schnittstelle kann in Form eines Kommando-Interpretierers oder auch als grafische Bedienschnittstelle ( .. Oberflüche'") realisiert sein. Da die Bedienschnittstelle nicht dem Betriebssystemkern zugerechnet wird. bezeichnet man sie auch als Shell. Für grafische Bedienschnittstellen hat sich die Abkürzung GUI (graphimluser inteJface) eingebürgert.

Ein Pro:eß ist der Ablauf eines sequentiellen Programms in einer Rechenanlage. Der Unterschied zum Begriff des Programms liegt dabei in der zeitlichen Dimension: Während ein Programm eine statische Handlungsvorschrift darstellt, ist der Prozeß durch seinen zeitlich veränderlichen Zustand gekennzeichnet. Der Gedanke eines zeitlichen Ablaufs wird durch den ebenfalls üblichen Begriff Faden bzw. Handlungsfaden (thread. thread of control) betont.

Aus der Sicht des Anwendcrs sind Prozesse die "Handlungsträger" in einer Rechenan) a!!e: aus der Sicht des Betriebssystems sind es die Objekte, denen die Prozessorkapazität verteilt wird. Alle modernen Betriebssysteme sind in der Lage, zu einem Zeitpunkt mehrere Prozesse zu verwalten; dies wird als Mehrprozeßbetrieb (multiprogramming. multirasfing) bezeichnet. Dabei ist es unerheblich, ob die Rechenanlage über mehrere Verarbeitungseinheiten verfügt, ob es sich also um einen Multiprozessor handelt, oder ob die Bearbeitung der Prozesse sequentialisiert wird. Dieser Fall heißt Nebenläufigkeit (concurrency).

Bild I zeigt mögliche Bearbeitungssequenzendreier nebenläufiger Prozess

1 Start: Der Prozeß wird im Betriebssystem aktiv. Er ist zunächst bereit und konkurriert um den Prozessor.

2 Zuteilung: Der Prozessor wird dem Prozeß zugeteilt. Der Prozeß wird nun bearbeitet.

3 Verdrängung: Das Betriebssystem entzieht dem Prozeß den Prozessor, weil ein anderer Prozeß bearbeitet werden soll. Zuteilungsstrategien. die diese Maßnahme realisieren, heißen

verdrängend oder präemptil·. In einigen. eher einfachen, Betriebssystemen mußdiese Maßnahme explizit im Programm des Prozesses vorgesehen werden; diese Strategie wird als kooperativ bezeichnet. Bei verdrängenden Strategien kann dagegen jede Aktivierung des Betriebssystems. etwa eine Unterbrechung durch den Systemzeitgeber eine Verdrängung ermöglichen. Bei einfachen Systemen existiert dieser Überganggar nicht (nichtpräemptiv).

4 Wartebedingung: Der Prozeß erklärt dem Betriebssystem, daß er auf ein Ereignis wartet;er gibt damit den Prozessor auf. Das Ereignis kann zum Beispiel die Verfügbarkeit eines Eingabewertes aus einer Eingabe-Operation oder der Ablauf einer Wartezeit sein. Eine Fortsetzung der Verarbeitung ist nicht möglich, bevor das Ereignis eingetreten ist.

5 Wartebedingung erfüllt: Das Ereignis ist eingetreten, der Prozeß kann weiterlaufen. Damit wird er aber nicht unmittelbar rechnend. sondern zunächst nur rechenbereit.

6 Beendigung: Der Prozeß hat die Ausführung seines Programms beendet; er meldet sich beim Betriebssystem ab. Daneben ist auch der zwangsweise Abbruch der Bearbeitung durch das Betriebssystem oder einen anderen Prozeß möglich; ein solcher Abbruch kann auch aus dem Bereit-Zustand heraus eintreten.

Das Betriebssystem faßt diese Information bzw. Referenzen darauf in einer prozeßspezifischen Datenstruktur  zusammen,  die gewöhnlich  als Prozeßleitblock (process control block. PCB) bezeichnet wird. Dieser Prozeßleitblock repräsentiert den Prozeß im System und ist  eine der wichtigsten  Datenstrukturen  im Betriebssystem.  Die Prozeßleitblöcke rechenbereiter Prozesse werden in einer oder in mehreren Warteschlangen (ready queue) verwaltet: andere Warteschlangen enthalten wartende Prozesse. Pro Prozessor existiert ein Zeiger. der auf den Prozeßleitblock des rechnenden Prozesses verweist.

Leicht!!ewichtige Prozesse bieten den Vorteil, daß nebenläufige Vorgänge innerhalb eines Anwendungsprogramms elegant darstellbar sind. Beispiel ist ein Dienstprogramm, das nebenläufig mehrere Anfragen bearbeitet. Leichtgewichtige Prozesse können andere , weniger klar definierte Konstrukte für Nebenläufigkeit wie Signale oder asynchrone E/ A Operationen ersetzen und damit den korrekten Entwurf nebenläufiger Programme erleichtern.

Dies ist die Forderung nach gegenseitigem Ausschluß:

Befehlsfolgen, die unter gegenseitigem Ausschluß ausgeführt werden müssen, heißen kritische Bereiche. Zweckmäßige Implementierungen von gegenseitigem Ausschluß variieren mit der Situation:

Unterbrechungssperre ( interrupf disable ). In einer Monoprozessor-Umgebung genügt das Sperren gegen Unterbrechungen (interrupts), um überlappende Ausführung nebenläufiger Prozesse auszuschließen. Dabei werden Konflikte zwischen einem Prozeß und einer Unterbrechungsbehandlung vermieden, aber auch Konflikte zwischen Prozessen: denn ohne Unterbrechung kann es im Monoprozessor nicht zu einem asynchronen Prozeßwechsel kommen. Solche Sperren werden gewöhnlich für kurze kritische Bereiche innerhalb von Betriebssystemen oder in maschinennahen Programmen verwendet. Für Benutzerprozesse in Universalbetriebssytemen sind sie nicht geeignet.

Verdrängungssperren (preemption locks). Diese arbeiten analog zur Unterbrechungssperre, wirken jedoch nicht auf Unterbrechungen, sondern lediglich auf andere Prozesse wobei die Sperrfunktion vom Betriebssystem realisiert wird. Ihr Effekt besteht darin,einen Prozeßwechsel zu verhindern.

Unter die sem Begriff versteht man eine Blockade. die durch eine zyklische Abhängigkeit hervorgerufen wird. Sie führt dazu, daß alle beteiligten in ihrem Wartezustand verharren. Solche Verklemmungen treten leicht auf, wenn Prozesse mehrere Betriebsmittel belegen müssen und die Belegung nacheinander ausführen.

Angenommen. Prozeß P1 besitzt ein Semaphor S1 und benötigt Semaphor S2• Prozeß P2 besitzt dagegen S2 und benötigt S1 so ist eine Verklemmung eingetreten: beide Prozesse können nicht weiterlaufen. Wenn eine solche Verklemmung eingetreten ist, so ist sie nur dadurch aufzulösen. daß ein Prozeß seine Betriebsmittel von sich aus wieder aufgibt dazu ist eine Erkennung der Verklemmung notwendig .

Systeme mit Mehrprozeßbetrieb konfrontieren den Systementwickler mit dem Problem, den Vorhandenen Speicher unter den Prozessen aufzuteilen. Dabei ergeben sich mehrere Schwierigkeiten:

Dynamische Freispeicherenmltung

Adressierung

Heute üblich ist die Adreßübersetzung mit Hardware-Unterstützung durch eine Adreßiibersetzungseinheit (memory managemellf unit, MMU). Dabei wird die im Programm sichtbare Virtuelle Adresse in eine reale Adresse transformiert

Auf Compiler-Ebene ist es möglich, Maschinencode so zu erzeugen. daß Adreßreferenzen immer relativ zum Stand des Befehlszählers angegeben werden

In modernen Systemen findet sich grundsätzlich ein Konzept, das alle genannten Schwierigkeiten recht elegant löst: Virtueller Speicher. Andere Ansätze haben praktisch kaum noch Bedeutung. so daß sie hier nicht ausgeführt werden.

Der reale Speicher wird in eine große Anzahl von (meist gleich großen) Seiten unterteilt. Die Größe der Seite ist eine Entscheidung der Systementwickler;  typische Werte liegen zwischen 4 KByte und32 KByte

Die Adressierung erfolgt mit rirfllellen Adressen, die von der Adreßübersetzungseinheit (memory management unit, MMU) in reale Adressen (real adclress, physical address) umgesetzt werden

Schutzmechanismen lassen sich ebenfalls leicht mit diesem Schema realisieren. Dies kann dadurch eneicht werden, daß eine Adreßübersetzungstabelle nur für einen bestimmten Prozeß gilt und vor dem Zugriff des Anwenderprogramms geschützt ist; sie ist ausschließlich dem Betriebssystem zugänglich. Da ein Zugriff auf reale Adressen nur über eine solche Tabelle erreicht werden kann, entscheidet allein das Betriebssystem über die Zugriffsrechte von Prozessen auf reale Speicherseiten.

Die Zuteilung von realen Speicherseiten erfolgt at({Allf'orderung durch einen Zugriff auf eine virtuelle Adresse; dieses Verfahren wird als Demand Paging (engl. to page: aufrufen,

anfordern) bezeichnet.

Verfahren, die die Prozeßzugehörigkeit berücksichtigen, bezeichnet man auch als lokale Ersetzungsstrategien. Die Alternative sind globale Strategien, die die zu ersetzende Seite aus der Gesamtmenge der eingelagerten Seiten auswählen. Für die Auswahl selbst wird dann eines der ersten beiden Kriterien herangezogen. Einige bekannte Verfahren sind:

• FIFO (jirst in.first out): Die eingelagerten Seiten werden in einer verketteten Liste in der Reihenfolge ihrer Einlagerung verwaltet; die erste Seite in dieser Liste wird ausgelagert. Das Verfahren ist einfach, führt aber offensichtlich zu einigen Fehlentscheidungen mit der Folge einer hohen Fehlerrate

• LRU (least recently used): Die eingelagerten Seiten werden in einer verketteten Liste in der Reihenfolge des letzten Zugriffs verwaltet; die erste Seite in dieser Liste wird ausgelagert. Dieser Ansatz führt zu einer sehr geringen Fehlerrate, da nicht benötigte Seiten bevorzugt ausgelagert werden. Die Liste muß jedoch bei jedem Speicherzugriff aktualisiert werden; der Aufwand dafür ist so hoch, daß das Verfahren in der beschriebenen Form nicht brauchbar ist. In einigen wenigen Systemen wird LRU durch die Hardware unterstützt.

• NRU (not recently used): Das Verfahren durchläuft zyklisch mit vorgegebenem zeitlichen Abstand die verkettete Liste der Seiten und prüft an Hand der Seitentabelle, ob die Seite seit dem vorigen Durchlauf benutzt wurde. Falls nicht, ist die Seite Kandidat für eine Ersetzung. Dies ist eine grobe Approximation von LRU, die zu akzeptablen Ergebnissen führt. Die verwendete Zugriffsinformation wird von der Adreßübersetzungseinheit bei jedem Zugriff bereitgestellt. Es existieren einige Varianten dieses Ansatzes, z.B. die Algorithmen Secrmd Chane(! oder Clock [Tanenbaum 01].

• NFU (not.frequently used): Eine Erweiterung von NRU, die eine bessere Annäherung an LRU ergibt. Bei jedem Durchlauf der Liste wird die Wertigkeit einer Seite abgeschützt. indem aus den Zugriffen in den vergangenen Perioden eine skalare Größe ermittelt wird. Dabei werden jüngere Zugriffe höher bewertet als ältere Zugriffe (oging). Die Seite mit der geringsten Wertigkeit wird ersetzt.

Wenn Seiten, die vom Programm modifiziert wurden. ausgelagert werden, so müssen diese Daten auf einem Hintergrundspeicher gehalten werden. Dieser Auslagerungsbereich ist für die Leistung des Systems kritisch und muß vom Betriebssystemeffizient verwaltet werden. Es ist daher üblich. eine eigene Partition auf einer Festplatte zu reservieren. in der die Auslagerung unter Umgehung des Dateisystems erfolgen kann. Für diesen Zweck sollte die schnellste Festplatte eines Rechnersystems eingesetzt werden: unter Umständen ist auch die Plazierung der Partition auf der Festplatte für die Leistung wichtig

Segmentierung ist eine weitere Technik, um den Hauptspeicher zu strukturieren: sie ist unabhängig von der Nutzung eines virtuellen Speichers, kann also ohne diesen oder zusätzlich zu diesem realisiert sein. Segmente sind Adreßbereiche variabler Länge, die für das Programm. anders als der virtuelle Speicher. sichtbar sind.

Die heute verbreiteten Mikroprozessoren besitzen meist keine Unterstützung flir Segmente. mit Ausnahme der Intel-x86-Familie. Portierbare Betriebssysteme machen daher von Segmenten keinen Gebrauch.

Eine Datei ist eine Sammlung von Daten, die auf einem Permanentspeicher gehalten wird. Das Dateisystem stellt einen Abstraktionsmechanismus dar, um Daten auf einem Speichermedium in geeigneter Form zugänglich zu machen ohne daß der Benutzer mit den Details der Datenablage befaßt ist. Gleichzeitig bietet es einen Schutzmechanismus, der sicherstellt, daß Daten nur von Anwendern gelesen oder geändert werden dürfen, die dazu berechtigt sind.

Logische Struktur von Dateisystemen -> Verzeichnisbaum

Die Hicrarchie der Verzeichnisse in einem solchen Dateisystem heißt Verzeichnisbaum

jedes Betriebssystem definiert seine eigene Treiberschnittstelle (DDI. device driver interface) die zusätzlich vom Versionsstand des Systems abhängig sein kann, was die Bereitstellung von Treibersoftware erschwert.

Für Systeme auf der Grundlage von Unix SVR+ wurde diese Schnittstelle unter der Bezeichnung DDI/DKI (device driver interface/drver kernel interface dokumentiert und veröffentlicht [Pajari 91]. Die Treiberschnittstelle von Linux Version 2.-t. ist in Rubini 05 beschrieben.

Deutlich anders ist das DDI-Modell von Microsoft Windows (WDM. Window's driver model), das durch ein besser strukturiertes WDF-Framework (Windows Driver foundation) abgelöst wird. WDF ermöglicht auch die Anhindung von Treibern, die im nichtprivilegierten Modus ablaufen können. 

FAT,  Bei der extemen Verkettung wird eine Hilfstabelle (FAT.file allocation table) benutzt

NTFS. (New Technology File System) dem Dateisystem von Microsoft Windows. wird jede Datei eines Datenträgersdurch einen Datensatz (Länge 1 kByte) beschrieben: die Datensätze für alle Dateien sind in einer zentralen Metadatei (MFT. master .file table) zusammengefaßt.

Die Hauptdatei ist die Master File Table, kurz MFT. In dieser Datei befinden sich die Einträge, welche Blöcke zu welcher Datei gehören, die Zugriffsberechtigungen und die Attribute. Zu den Eigenschaften (Attributen) einer Datei gehören unter NTFS Dateigröße, Datum der Dateierstellung, Datum der letzten Änderung, Freigabe, Dateityp und auch der eigentliche Dateiinhalt.

HFS+ Apple Dateisystem / Unix 

Schutzmechanismen sind notwendig, um die Sicherheit der Daten vor unbefugtem Zugriff. die Integrität der Daten und Programme, sowie die Verfügbarkeit der Rechenanlage zu gewährleisten.

Die Entwurfsprinzipien für Sicherheitsmaßnahmen sind:

• Das Sicherheitskonzept muß einfach und übersichtlich sein, um es nachvoll ziehbar oder, besser, beweisbar zu machen.

• Das. Sicherheitskonzept muß geschlossen sein, das heißt, es darf nicht durch Maßnahmen. die außerhalb des Konzeptes liegen, umgangen werden können.

• Das. Konzept darf nicht darauf beruhen, daß seine Arbeitsweise geheimgehalten wird.
• Die Rechte eines Programnu, oder Benutzers zum Zugriff auf Betriebsmittel sollen minimal sein (Need-to-know-Prinzip).

• Die Sicherheitsmechanismen dürfen die Benutzbarkeit des Systems nicht unzumutbar einschränken.

Die klassischen Sicherheitskonzepte in Betriebssystemen unterscheiden Subjekte (Benutzer. Prozesse, ... ). Objekte (Speicherbereiche. Dateien, ... ) und Operationen (Lesen, Schreiben .... ). Subjekte dürfen bestimmte Operationen auf eine begrenzte Menge von Objekten ausführen . Die Menge dieser Operationen. bezogen auf die Objekte. heißt Schutzbereich (protection dnmain).

Sind diese Bedingungen erfüllt , so wird ein Schema benötigt. um die Berechtigungen zu verwalten. Dies kann auf der Basis der Objekte oder der Subjekte erfolgen:

• ACLs (access controllists) sind Listen. die für ein gegebenes Objekt spezifizieren. welches Subjekt welche Operation ausführen darf. Die Liste kann beliebig viele Einträge haben: damit ist eine genaue und feingranulare Kontrolle möglich. Windows ist ein Beispiel für ein System. das ACLs einsetzt.

Eine vereinfachte und wesentlich weniger präzise Form der objektbasierten Berechtigung findet sich im Dateisystem von Unix:

Hier kann nur für den Eigentümer der Datei. die Mitglieder einer Benutzergruppe und die Menge der restlichen Benutzer des Rechensystems spezifiziert werden. welche Operationen sie auf dieser Datei au sführen dürfen.

• Capabilities spezifizieren dagegen die Berechtigung eines Subjekts, auf ein bestimmtes  Objekt zu zugreifen. Auch diese werden gewöhnlich in einer Liste verwaltet. wobei jeder Eintrag eine Referenz auf das Objekt und die Menge der zugelassenen Operationen angibt. Hier muß natürlich sichergestellt werden, daß das Subjekt die Liste nicht in unzulüssiger Weise manipuliert. Sie wird daher entweder vom Betriebssystem geschützt. wie die Paßwort-Datei von Unix, oder die Capabilities werden verschlüsselt. VerschiLisseite Capabilities eignen sich gut für verteilte Betriebssysteme. da die Instanzen eines verteilten Programms die selbst verwalten können. Paßwörter können als ein Sonderfall solcher Capabilities angesehen werden