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Textaufgaben: Betriebssysteme

Einen Task-Manager auswerten und abwägen, welches Betriebssystem die alten Rechner im Computerraum bekommen.

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Der träge Laptop

AFB I–II

Emre exportiert für ein Projekt ein Video. Nebenbei hat er seinen Browser mit 24 Tabs, ein Textprogramm und eine Musik-App geöffnet. Plötzlich reagiert sein Laptop nur noch sehr verzögert: Fenster bauen sich langsam auf, die Maus ruckelt. Er öffnet den Task-Manager und sieht die abgebildete Übersicht. Sein Laptop hat einen Prozessor mit mehreren Kernen und 8 GB Arbeitsspeicher.

Emres Task-Manager
Task-Manager — ProzesseProzessProzessorArbeitsspeicherVideoexport62 %2,1 GBBrowser (24 Tabs)1 %3,8 GBSystemprozesse5 %2,6 GBTextprogramm0 %0,4 GBMusik-App2 %0,3 GBInstallierter Arbeitsspeicher: 8 GBDatenträger: 100 % aktiv
Vereinfachte Skizze; die Prozentwerte beziehen sich auf die gesamte Prozessorleistung
  1. Lesen Sie ab, welcher Prozess die meiste Rechenzeit und welcher den meisten Arbeitsspeicher beansprucht.
  2. Berechnen Sie die gesamte Prozessorauslastung sowie den gesamten Arbeitsspeicherbedarf aller Prozesse.
  3. Deuten Sie Ihre Ergebnisse: Warum reagiert der Laptop so träge, obwohl der Prozessor noch Reserven hat?

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Vergleichen Sie Spalte für Spalte — die beiden Spitzenreiter sind verschiedene Prozesse.
Hinweis zu Aufgabe b)
Addieren Sie jeweils alle fünf Werte einer Spalte und vergleichen Sie den Speicherbedarf mit den installierten 8 GB.
Hinweis zu Aufgabe c)
Was tut das Betriebssystem, wenn der Arbeitsspeicher nicht mehr ausreicht? Die rote Anzeige unten rechts ist ein Indiz.Deuten heißt: die abgelesenen und berechneten Werte mit dem Modell aus dem Unterricht in Verbindung bringen.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Die meiste Rechenzeit beansprucht der Videoexport mit 62 %. Den meisten Arbeitsspeicher belegt der Browser (24 Tabs) mit 3,8 GB.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Prozessor: 62 % + 1 % + 5 % + 0 % + 2 % = 70 %.

Arbeitsspeicher: 2,1 GB + 3,8 GB + 2,6 GB + 0,4 GB + 0,3 GB = 9,2 GB. Das sind 9,2 GB − 8 GB = 1,2 GB mehr, als installiert ist.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Der Prozessor hat mit 30 % noch Reserven — er ist nicht die Ursache. Der Arbeitsspeicher reicht dagegen nicht aus: Die Speicherverwaltung des Betriebssystems muss rund 1,2 GB auf die SSD auslagern und bei Bedarf zurückholen. Das zeigt die Datenträgeranzeige mit 100 %. Weil die SSD viel langsamer ist als der RAM, warten die Programme auf ihre Daten, und das System reagiert träge.

Die 24 Tabs rechnen kaum (1 %), bekommen also fast keine Zeitscheiben — sie bremsen, weil sie Arbeitsspeicher belegen. Schließt Emre die meisten Tabs, sinkt der Bedarf unter 8 GB. Für eine vollständige Antwort müssen Arbeitsspeicher als Engpass und das Auslagern genannt werden.

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Linux für den Computerraum?

AFB II–III

Im Computerraum einer Schule stehen 30 PCs, die sechs Jahre alt sind, aber noch zuverlässig funktionieren (je 8 GB Arbeitsspeicher, SSD). Für die installierte Windows-Version gibt es keine Sicherheitsupdates mehr, und die neue Windows-Version wird auf dieser Hardware nicht unterstützt.

Im Unterricht werden genutzt: eine Textverarbeitung (bisher Word), ein Browser, Python, ein Netzwerkdrucker im Raum und eine Dokumentenkamera. Die Informatiklehrerin schlägt vor, auf allen Rechnern Linux zu installieren. Der Förderverein bietet stattdessen an, 30 neue Windows-Rechner zu je 650 € zu finanzieren.

  1. Begründen Sie, dass für den Wechsel zu Linux kein einziges Bauteil der PCs getauscht werden muss.
  2. Untersuchen Sie, welche Anpassungen bei der Anwendungssoftware und bei den angeschlossenen Geräten nötig werden.
  3. Nehmen Sie Stellung zum Angebot des Fördervereins.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Ist ein Betriebssystem Hardware oder Software? Denken Sie an den häufigen Denkfehler „Windows ist der Computer“.
Hinweis zu Aufgabe b)
Gehen Sie die Liste der genutzten Programme und Geräte einzeln durch. Welche Software gehört fest zu einem bestimmten Betriebssystem?
Hinweis zu Aufgabe c)
Mögliche Kriterien: Kosten, Sicherheit, Umwelt, Gewohnheit der Nutzerinnen und Nutzer, Aufwand für die Umstellung.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Ein Betriebssystem ist Systemsoftware, also eine Sammlung von Programmen, die auf der SSD gespeichert ist und beim Booten in den Arbeitsspeicher geladen wird. Wechselt man das Betriebssystem, wird nur diese Software ausgetauscht. Prozessor, Arbeitsspeicher und SSD bleiben dieselben; Linux verwaltet sie ebenso wie vorher Windows.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Anwendungssoftware: Word läuft nicht unter Linux; als Ersatz bietet sich eine Textverarbeitung wie LibreOffice Writer an. Bestehende Dateien müssen sich darin öffnen lassen. Einen Browser (z. B. Firefox) und Python gibt es auch für Linux.

Geräte: Drucker und Dokumentenkamera brauchen Treiber für Linux, weil Treiber zu einem bestimmten Betriebssystem gehören. Vor der Umstellung muss geprüft werden, ob es solche Treiber gibt.

Bedienung: Die Benutzeroberfläche sieht anders aus, Pfade werden mit Schrägstrich statt Rückstrich getrennt — eine kurze Einweisung ist sinnvoll.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Für das Angebot: vertraute Oberfläche, Word und die bisherigen Treiber funktionieren weiter, kein Umstellungsaufwand; neue Hardware ist schneller.

Gegen das Angebot: Kosten von 30 · 650 € = 19 500 €; 30 funktionierende PCs würden zu Elektroschrott; das Sicherheitsproblem lässt sich auch mit Linux lösen, das weiterhin Updates erhält und als Open Source kostenlos ist.

Beide Positionen sind möglich. Vollständig ist die Stellungnahme, wenn sie Argumente beider Seiten abwägt, die Kosten beziffert und zu einer eindeutigen, begründeten Position kommt (z. B. „Linux jetzt, das Geld des Fördervereins später für Ersatz defekter Geräte“).