Zum Inhalt

Modul M187 | Block 04

Grundlagen II

Betriebssystem(User Mode    )

1. Definition der Schicht?

User Mode ist eine Betriebsart eines Prozessors, in der Programme mit eingeschränkten Rechten ausgeführt werden. Programme, die im User Mode laufen, haben keinen direkten Zugriff auf die Hardware oder geschützte Systemressourcen. Sie müssen dafür Systemdienste über den Kernel Mode anfordern.

2. Funktion der Schicht?

Die Hauptaufgabe des User Modes ist:

  • Schutz des Systems: Verhindert, dass fehlerhafte oder bösartige Programme das gesamte System beschädigen können.
  • Trennung von Benutzer- und Systemprozessen.
  • Stabilität und Sicherheit: Jeder Prozess läuft isoliert, um unbeabsichtigte Wechselwirkungen zu vermeiden.
  • Schnittstelle: Programme kommunizieren über APIs (z. B. Win32 API) mit dem Betriebssystemkern.

3. Beispiele für Anwendungen im Computer

Programme, die typischerweise im User Mode laufen, sind z. B.:

  • Webbrowser (z. B. Chrome, Firefox)
  • Textverarbeitungsprogramme (z. B. Word)
  • Spiele
  • E-Mail-Programme
  • Eigene Anwendungen, die du schreibst (z. B. mit Python, Java usw.)

Diese Anwendungen führen ihre Aufgaben aus, ohne direkten Zugriff auf Speicherverwaltung, Geräte oder Hardwaretreiber zu haben.

4. Mit welchen (Windows-)Tools können Sie Informationen zur Schicht auslesen? Zeigen Sie Beispiele.

Windows-Tools:

  1. Task-Manager (taskmgr.exe)

  2. Zeigt Prozesse an, die im User Mode laufen.

  3. Spalte "Benutzername" zeigt, ob der Prozess von einem Benutzer (User Mode) oder vom System stammt.

  4. Process Explorer (von Sysinternals)

  5. Erweiterter Task-Manager.

  6. Zeigt, ob Prozesse im User Mode oder Kernel Mode aktiv sind.

  7. Zeigt auch DLLs und Threads eines Prozesses.

  8. Windows Performance Monitor (perfmon.exe)

  9. Kann den Anteil von Kernel Mode und User Mode CPU-Zeit anzeigen.

  10. Zähler: \Prozessor(_Total)\% Userzeit vs. \Prozessor(_Total)\% Kernelzeit

  11. PowerShell
  12. Code:
Get-Process | Select-Object Name, CPU, Path

CPU

Definition der Schicht"

  • Die CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) ist das „Gehirn“ des Computers.

  • Sie führt Rechenoperationen aus, steuert Programme und verarbeitet Daten.

  • Sie befindet sich auf der Hardware-Schicht und gehört zur zentralen Recheneinheit eines Computersystems.

Funktion der Schicht

  • Ausführung von Maschinenbefehlen (z. B. Rechnen, Vergleichen, Springen).

  • Steuerung der Abläufe im Computer, z. B. Laden von Daten aus dem Speicher.

  • Koordination von Peripheriegeräten und Software-Befehlen.

Beispielsaufgaben

  • Ausführung von Programmen (z. B. Browser, Spiele, Office-Anwendungen).

  • Verarbeitung von Eingaben und Steuerung der Ausgaben (z. B. Tastendruck auswerten und Bildschirmausgabe).

  • Durchführung komplexer Berechnungen (z. B. Videobearbeitung, Simulationen).

Windowstools zur Auslesung

Tool Pfad / Aufruf Funktion Beispiel
Task-Manager Rechtsklick Taskleiste → Task-Manager → Reiter „Leistung“ Zeigt CPU-Auslastung, Kerne, Threads, Taktfrequenz CPU-Auslastung bei 45 %, 6 Kerne, 12 Threads, 3.4 GHz
msinfo32 Windows-Taste → „msinfo32“ eingeben Zeigt Systemübersicht inkl. CPU-Modell, Takt und Architektur Prozessor: Intel(R) Core(TM) i5-12400 @ 2.50GHz
Geräte-Manager Rechtsklick Startmenü → Geräte-Manager → Prozessoren Listet alle verfügbaren logischen Prozessoren 12 Einträge für einen 6-Kern-CPU mit Hyperthreading
CPU-Z Download von Drittanbieter Zeigt sehr detaillierte CPU-Daten: Caches, Spannung, Takt etc. Core Voltage: 1.20 V, Cache: L1 384 KB, Takt: 3590 MHz

Aufgabe 2.5.1 Partitionen unter Windows

Liste aller Befehle um das erste Volume zu erstellen:

select volume C
shrink desired=15360
create partition primary
format fs=ntfs quick
assign letter=F
list volume