Informationstechnische Grundlagen (ITG)/ Software und Betriebssysteme

In diesem Kapitel möchten wir uns mit Betriebssystemen beschäftigen. Das Betriebssystem besteht aus einer Sammlung von Programmen, die sich einerseits um die Verwaltung von Systemressourcen wie z.B. Arbeitsspeicher und Festplattenplatz sowie die Ansteuerung von Ein- und Ausgabegeräten kümmern. Andererseits stellt das Betriebssystem Schnittstellen zur Verfügung, auf die Anwendungsprogramme, also Programme, denen wir als Benutzer direkt begegnen, aufbauen.

Zusammenhang zwischen Betriebssystem, Hardware, Anwendungssoftware und dem Benutzer.

Das Betriebssystem spielt aufgrund seiner zentralen Funktion eine sehr wichtige Rolle. Um die heute auf Desktops, Laptops und Smartphones verbreiteten Betriebssysteme einordnen zu können, muss man ein klein wenig über den Ursprung von Software Bescheid wissen. Wir beschäftigen uns darum zuerst mit der Lizenzierung von Programmen.

Software-Lizenzen

Aus geistiger Leistung entsprungene „Schöpfungen“ unterliegen sogenannten „Immaterialgüterrechten“. So unterliegt z.B. Software den juristischen Regelwerken des Urheberrechts und evtl. des Markenrechts.

Immaterialgüterrechte

Rechtsbereich	(ursprüngliches) Ziel
Urheberrecht	Urheberschaft und Kunst sollen gefördert werden.
Patentrecht	Tausch eines begrenzten Monopols gegen die Publikation von Ideen.
Markenrecht	Verbraucherschutz: Nutzer soll wissen, wessen Produkt er verwendet.

Ein Programmierer, der eine Software schreibt, ist der Urheber dieser Software. Er genießt damit Urheberrechte an seinem Werk und kann bestimmen, was damit passieren soll. Insbesondere kann er es unter bestimmten Vereinbarungen, einer Lizenz, anderen zur Verfügung stellen.

Im Softwarebereich unterscheidet man zwei wesentlichen Kategorien: „proprietäre“ Lizenzen im Gegensatz zu „freien“ Lizenzen.

Freie Software-Lizenzen → Freie Software

Programme unter „freien“ Software-Lizenzen bezeichnet man als Freie Software. Freie Lizenzen gestatten dem Benutzer im Wesentlichen:

• die volle Kontrolle der Software (durch Verfügbarkeit des Quellcodes für Analysen und Änderungen),
• aktiv mit beliebigen anderen Nutzern und Entwicklern kooperieren zu können (auch kommerziell).

Mit anderen Worten erlaubt Freie Software:

1. Das Programm zu jedem Zweck auszuführen.
2. Das Programm zu untersuchen und zu verändern.
3. Das Programm sowohl unverändert als auch verändert weiterzugeben.

Aus diesen Rechten folgt, dass der Quellcode (engl. source code) des Programms verfügbar sein muss. Der Quellcode ist das für Programmierer lesbare Programm, im Gegensatz zum nur für Maschinen lesbaren Binärcode, der auf dem Rechner ausgeführt wird.

Ein oft synonym verwendeter Begriff für Freie Software ist darum Open Source Software oder auch Free/Libre Open Source Software (abgekürzt FOSS oder auch FLOSS). Die Begriffe werden oft austauschbar verwendet und meinen meist mehr oder weniger das selbe. Sie haben aber unterschiedlichen Ursprung und gewichten verschiedene Aspekte Freier Open Source Software unterschiedlich.

Die Philosophie Freier Software hat nichts mit dem Kaufpreis zu tun. Es geht vielmehr um die Kontrolle der eigenen Daten im digitalen Zeitalter, um Unabhängigkeit, Selbstbestimmung, Transparenz und Kooperation. Da Freie Software jedoch beliebig weitergegeben werden kann, ist sie für den Endanwender in vielen Fällen auch kostenlos.

Proprietäre Software-Lizenzen → Proprietäre Software

Proprietäre Software-Lizenzen sind Lizenzen, die dem Benutzer die Rechte, die Freie Software ihren Benutzern zugesteht, nicht oder nicht in vollem Maße einräumen. Man bezeichnet Software unter proprietären Lizenzen als proprietäre Software.

Proprietäre Software liegt meist nur in maschinenlesbarer Form, als Binärcode, vor. Damit sind die (technischen) Möglichkeiten, die Funktion der Software mit vertretbarem Aufwand analysieren, studieren oder gar verändern zu können, unterbunden. Oft verbieten proprietäre Lizenzen Veränderung und Analyse sogar noch zusätzlich. Der Anwender ist bei Fehlern oder möglicherweise bewusst eingebauten „Fehlfunktionen“ und Unzulänglichkeiten eines Programms vom Hersteller abhängig. Auch die Weitergabe von Kopien der Software ist meist verboten.

Verbreitete Irrtümer bezüglich Software-Lizenzierung: „Das Programm ist ‚lizenzfrei‘.“: Freie Software steht in den meisten Fällen sehr wohl unter einer Lizenz. Gemeint ist wohl meist „lizenzkostenfrei“. „Die Freie Software Bewegung ist gegen das Urheberrecht.“: Im Gegenteil, Freie Software benötigt das Urheberrecht, um z.B. das Copyleft-Prinzip durchzusetzen. „Freie Software kostet nur jetzt noch nichts, das kann sich schnell ändern.“: Selbst wenn der Urheber der Software sich entschließt, sein Werk nicht weiter unter einer Freien Software Lizenz zu veröffentlichen, garantiert die letzte freie Version weiterhin alle Rechte. „Free Software = Freeware“: Die Bezeichnung „Freeware“ bezieht sich allein auf den Preis, meist handelt es sich um proprietäre Software. „Was nichts kostet ist nichts Wert.“: Einer seriösen Bewertung der Qualität hält diese Äußerung nicht stand.

Aufgaben

Welche Freiheiten gewährleistet Freie Software? Warum erlaubt Freie Software nachzuprüfen, was ein Programm genau macht? Was kann man tun, wenn man selbst kein Programmierer ist? Vergleiche die Lizenzbestimmungen einer proprietären Software mit der „GNU General Public Licence (GPL)“, einer weit verbreiteten Freie Software-Lizenz.

Desktop Betriebssysteme

An dieser Stelle wollen wir kurz einen Blick auf die derzeit auf Büro-Rechnern üblichen Betriebssysteme werfen. Dieser stellt nur einen kleinen Ausschnitt der Betriebssystem-Welt dar.

Auf Freier Software basierende Betriebssysteme

Concept-Map rund um Freie Software.

Die oben beschriebene Idee Freier Software hat eine weltweit vernetzte FLOSS-Community (FLOSS-Gemeinschaft) entstehen lassen, die in verschiedensten Projekten und unterschiedlichsten Formen an der Weiterentwicklung von Freier Software arbeitet. Viele Entwickler sind bei Unternehmen angestellt, andere tragen in ihrer Freizeit zur Verbesserung bei. Jeder, entsprechende Kenntnisse und Fähigkeiten vorausgesetzt, kann sich dabei beteiligen, und auch für Nicht-Programmierer gibt es viele Möglichkeiten der Mitwirkung.

GNU/Linux Distributionen

Tux, Logo des Linux-Kernels.

Das Logo des GNU-Projekts.

Als GNU/Linux Distributionen bezeichnet man Betriebssysteme zuzüglich aller Anwendungen, die als Kern des Betriebssystems den Linux-Kernel verwenden. GNU bezieht sich dabei auf die Arbeiten und Programme des GNU-Projekts, ohne die der Erfolg Freier Software schwer vorstellbar ist.

Zum Leidwesen der GNU-Programmierer wird oft verkürzend nur von „Linux Distributionen“ oder sogar nur von „Linux“ gesprochen.

Bestandteile einer GNU/Linux-Distribution.

Es gibt heute hunderte von GNU/Linux-Distributionen und jeder kann im Prinzip seine eigene Distribution zusammenstellen. Die Distributionen unterscheiden sich u.a. in Aktualität und Stabilität der verwendeten Software, dem Unterstützungszeitraum, dem Umgang mit proprietären Komponenten, Komplexität der Bedienung, Flexibilität zur Anpassung, Organistationsform des Herausgebers/Herstellers und der angestrebten Zielgruppe.

Hier soll nur eine kleine Auswahl erwähnt werden, genauere Informationen entnehme man deren Wikipedia-Seiten und den dort verlinkten Quellen:

• Debian GNU/Linux wird vom Debian Projekt, einem weltweiten Zusammenschluss von Entwicklern und Unterstützern, bereitgestellt.
• Fedora ist eine mit Unterstützung der Firma Red Hat produzierte Distribution. Red Hat bietet für den Unternehmenseinsatz die Distribution Red Hat Enterprise Linux (RHEL) an.
• openSUSE ist die Community-Version der SUSE Linux Enterprise Server (SLES) Distribution.
• Ubuntu ist eine auf dem Desktop sehr beliebte Distribution.

• 
  Debian
• 
  Fedora 20
• 
  Redhat EL 5
• 
  OpenSUSE 13.1
• 
  SUSE Linux 11
• 
  Ubuntu 14.04

Proprietäre Betriebssysteme

Microsoft Windows

Microsoft Windows ist das auf Desktoprechnern am meisten verbreitete und damit auch das bekannteste Betriebssystem. Microsoft hat diese marktbeherrschende Stellung u.a. durch geschickte Kooperation mit Hardwareproduzenten und Händlern erlangt. So kann es sich kein PC-Hersteller erlauben, mit Windows inkompatible Hardware zu produzieren und die meisten Händler verkaufen Geräte mit bereits vorinstalliertem Windows. Aufgrund der weiten Verbreitung soll hier nicht weiter auf das Betriebssystem eingegangen werden; Details und weitere Informationen entnehme man den Links.

Apple macOS

Die Firma Apple entwirft bzw. entwickelt Komplettsysteme (Hard- und Software) für das höhere Preissegment. Auf Apple Desktops/Laptops kommt dabei das Betriebssystem macOS zum Einsatz. Im Gegensatz zu Microsoft Windows ist die Installation nur auf Apple-Hardware erlaubt. Apple-Produkte bilden ein sehr abgeschlossenes System, in dem sich die Firma weitgehende Kontrolle über Software und Anwendung vorbehält.

Aufgaben

Besuche die Projektseite einiger GNU/Linux Distributionen. Lade Medien (CD/DVD/USB-Image) zum ausprobieren von GNU/Linux Distributionen herunter und probiere sie aus. Suche Freie Software Programme, die sich für folgende Aufgaben eignen: Textverarbeitung, Tabellenkalkulation, Präsentation Internet-Browser Bildbearbeitung E-Mail Programm Kalender/Terminplaner Chat Für welche Betriebssysteme stehen die Programme jeweils zur Verfügung? Vergleiche die Benutzeroberflächen verschiedener Betriebssysteme.

Smartphone Betriebssysteme

IOS 7 Lockscreen

Es gibt zahlreiche Betriebssysteme für Smartphones, die sich in vielen Kriterien unterscheiden. Hier sollen nur kurz die häufigsten Systeme Erwähnung finden.

Android

Android ist das derzeit auf Smartphones am meisten verbreitete Betriebssystem der „Open Handset Alliance“ unter Federführung von Google. Das verhältnismäßig offene System basiert auf dem Linux-Kernel. Die Verwendung von Freier Software erlaubt das Entwickeln von abgeleiteten Versionen wie z.B. LineageOS und Replicant.

Apple iOS

Mit Apples iPhone verknüpft ist das Betriebssytem iOS. Kritiker bemängeln vor allem die Abgeschlossenheit des Systems.

Windows Phone

Mit Windows Phone versuchte Microsoft auf dem Smartphone-Markt Fuß zu fassen. Auch hier bemängelten Kritiker die Abgeschlossenheit.