Aspekte eines Betriebssystems

Abstraktion des Maschinenbegriffes (nach Coy):

• Reale Maschine = Zentraleinheit + Geräte (Hardware)
• Abstrakte Maschine = Reale Maschine + Betriebssystem
• Benutzermaschine = Abstrakte Maschine + Anwendungsprogramm

In wikipedia heißt es

"Ein Betriebssystem ist die Software, die die Verwendung (den Betrieb) eines Computers ermöglicht. Es verwaltet Betriebsmittel wie Speicher, Ein- und Ausgabegeräte und steuert die Ausführung von Programmen."

Beim Bonsai gibt es keine Ein- und Ausgabegeräte, da ist also nichts zu verwalten. Natürlich will man Programme eingeben, starten und ihre Ergebnisse auslesen können. Das wird alles durch den Handbetrieb möglich.

Ein realer Prozessor lässt sich nicht auf Handbetrieb umschalten. Hier muss eine Software-Lösung gefunden werden. Um das Grundprinzip zu verstehen, reicht ein einfacher Ein-Platinen-Computer, wie z.B. der Heathkit ET-3400 aus. Mini-Betriebssysteme für sehr kleine Computer nennt man Monitor.

In wikipedia heißt es

"Ein Monitor kann auch ein primitives Betriebssystem- oder Debuggerprogramm sein, typischerweise sehr klein und mit sehr kurzen Kommandozeilen-Kommandos. Solche Monitore wurden/werden typischerweise als komplette Betriebssysteme für Kleinstcomputer, Debugger oder als BIOS-Äquivalent auf Workstations benutzt."

Der Monitor des Heathkit ET-3400

Der ET-3400 hat eine Eingabe-Tastatur mit 17 Tasten und eine Ausgabe mit 6 7-Segment-Anzeigen. Weitere Peripherie lässt sich anschließen. Mit der Tastatur lässt sich ein Reset auslösen und alle 16 Hex-Ziffern eingeben. Mit Ausnahme der Null sind alle Hex-Ziffern-Tasten mit einer zusätzlichen Funktion belegt.

Auf der Seite Daves Old Computers findet man die Handbücher und - besonders reizvoll - ein Simulationsprogramm.

Betriebssystemroutinen, die über die Tastatur aufrufbar sind

• reset führt CPU-Reset durch und springt in die Monitor-Hauptschleife
• do startet nach Eingabe von 4 Hex-Ziffern ein Programm mit der angegebenen PC-Belegung.
• exam zeigt den Speicherinhalt an der angegebenen Stelle
• fwd schaltet eine Speicherzelle weiter, back eine Speicherzelle zurück
• chan ermöglicht ein Ändern der Speicherzelle
• auto ermöglicht ein schnelles Beschreiben des Speichers, weil nach Eingabe eines Bytes sofort eine Speicherzelle weitergerückt wird.
• acca zeigt den Inhalt des Akkumulators a, accb entsprechend, mit chan ändern
• pc zeigt den Inhalt des PCs an, mit chan ändern
• index zeigt den Inhalt des Index-Registers an, mit chan ändern
• cc zeigt den Inhalt des Condition-Codes-Registers an, mit chan ändern
• sp zeigt den Inhalt des Stack-Pointer-Registers an
• rti Resume User's Program
• ss Einzelschritt-Betrieb
• br setzt Breakpoint

Weitere Monitor-Routinen

• addr - accept address value with 'ad' prompt
• outsta - output string for address prompt
• redis - reset displays
• baddr - build address
• bkpt - break point return
• mem - display address and data
• replace - replace displayed value
• prompt - prompt and input bytes
• register display functions
• display - display indexed bytes
• encode - scan and encode keyboard
• inch - input character from keyboard
• ihb - input hex byte und display on leds
• outbyt - output two hex digits
• outhex - output hex digit
• outch - output character to display
• outstr - output imbedded charakter string
• swive1 - set up breakpoint return and jump to user code

Das komplette Monitor-Programm (ca. 1kB)

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