Prozesse und Multitasking — Informatik, 14–17 Jahre
Ein Computer kann viele Programme scheinbar gleichzeitig laufen lassen. Das Betriebssystem teilt jedem Prozess Ressourcen zu, wechselt zwischen ihnen und schützt die Programme voreinander.
Ein Prozess ist ein laufendes Programm
Ein Programm ist eine gespeicherte Folge von Anweisungen; ein Prozess ist dieses Programm während der Ausführung, mit Speicher, einer Position im Code und Ressourcen wie geöffneten Dateien. Das Betriebssystem kann ihn anhalten, seine Situation speichern und einen anderen laufen lassen. Schnelles Wechseln lässt mehrere Tätigkeiten gleichzeitig wirken, selbst bei nur einem Prozessorkern.
Warum teilt das Betriebssystem die Zeit?
Das Problem: Viele Aufgaben wollen gleichzeitig Prozessor, Speicher und Geräte nutzen. Ohne Verwaltung könnte ein Programm den Prozessor dauerhaft behalten, den Speicher eines anderen überschreiben oder eine Datei ändern, während sie jemand anders benutzt. Das Betriebssystem koordiniert die Zugriffe, damit Programme nützlich bleiben, ohne die ganze Kontrolle zu übernehmen.
Drei Aufgaben auf einem Kern
Nehmen wir an, Musik, Browser und Download laufen auf einem einzigen Kern. Das Betriebssystem gibt der Musik 5 Millisekunden, speichert ihre Position, gibt dem Browser 5 und danach dem Download 5 Millisekunden und wiederholt den Ablauf. Wartet der Browser auf das Netz, kann er früher pausieren, sodass der Prozessor anderswo arbeitet.
Multitasking ist nicht kostenlos
Man könnte denken, ein weiteres Programm schaffe mehr Rechenleistung, weil alles sichtbar bleibt. Tatsächlich kostet der Wechsel zwischen Prozessen Zeit, und jeder braucht Speicher. Bei zu vielen Prozessen wird der Computer langsam; ist der Speicher voll, werden Daten eventuell auf den viel langsameren Datenträger verschoben. Teilen schafft keine zusätzlichen Ressourcen.
Warum dein Handy mehrere Dinge kann
Ein Handy kann Ton abspielen, eine Nachricht anzeigen und ein Foto hochladen, weil das Betriebssystem Prozesse einplant und ihren Zugriff begrenzt. Es kann Hintergrundarbeit stoppen, um Akku zu sparen, oder einem Video mehr Prozessorzeit geben, wenn flüssige Bewegung wichtig ist. Das ist praktische Ressourcenverwaltung, kein Beweis für exakt gleichzeitige Ausführung.
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