Multitasking: Mehrere Prozesse für verschiedene Aufgaben
Multitasking
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Vom heimischen PC ist es jeder gewohnt, mehrere Programme gleichzeitig ausführen zu können, zum Beispiel Musik abzuspielen, während man mit dem Web-Browser surft. Einige Smartphone-Betriebssysteme wie iOS und Android brachten diese Fähigkeit jedoch nicht von Anfang an mit, mittlerweile wurde jedoch per Update nachgerüstet, allerdings nur für ausgewählte Funktionen von Anwendungen.
So neu ist Multitasking dabei auf dem Handy nicht: So beherrschte Symbian dies in der ersten Version im Jahr 2001, da sein Vorgänger, das PDA-Betriebssystem EPOC diese Funktion bereits mitbrachte.
Tatsächlich bedeutet Multitasking nicht, dass mehrere aktive Programme, genannt Task oder Prozess, wirklich gleichzeitig ausgeführt werden. Vielmehr gibt das Betriebssystem jedem Task abwechselnd für sehr kurze Zeit die Möglichkeit, den Prozessor zu nutzen. Daneben erscheinen einige Anwendungen aktiv, obwohl die zugrundeliegenden Tasks pausieren und gar keine Berechnungen vorgenommen werden. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Wechsel ergibt sich für den Benutzer hingegen der Eindruck, dass alle gestarteten Programme gleichzeitig ausgeführt werden. Bei mehreren Prozessoren ist die sogenannte echt-gleichzeitige Ausführung mehrere Programme (Multiprocessing) möglich, wobei jeder Prozessor eine andere Aufgabe übernimmt.
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Frühe Anfänge
Im Zuge der rasanten Entwicklungsgeschichte der EDV war bereits 1984 erstes präemptives Multitasking, das als Basis für heutiges Multitasking dient, für weiter verbreitete Computersysteme möglich. Entsprechende Hardwarevoraussetzungen brachten beispielsweise der Sinclair QL (1984) und der Commodore Amiga (1985) im Heimbereich sowie unter UNIX betriebene Großrechenanlagen mit.
Mittlerweile verfügen die meisten Betriebssysteme wie Windows und solche auf UNIX-Basis über Unterstützung für Multitasking.
Präemptives Multitasking
Präemptiv bedeutet "vorsorglich" oder "vorbeugend". Im Zusammenhang mit Multitasking bedeutet dies stark vereinfacht gesagt, dass Prozesse mit der Absicht der Wiederaufnahme unterbrochen werden. Die Wiederaufnahme wird also als beabsichtigt angesehen und der zu unterbrechende Prozess vorsorglich dafür vorbereitet, indem der Prozesskontext gesichert wird und so der unterbrochene Prozess schnell und ohne merkliche Beeinträchtigung wieder aufgenommen werden kann.
Neben Multitasking gibt es eng verwandte Methoden, die ähnliche Funktionen bieten. Beim Multiprocessing kann ein Computer mehrere echt-gleichzeitige Aufgaben abarbeiten. Voraussetzung dafür ist das Vorhandensein mehrere Prozessorkerne, wobei jeder Kern dabei an einer anderen Aufgabe arbeitet (und damit für sich selbst genommen nur nicht echt-gleichzeitig arbeiten kann). In modernen Computern werden Multitasking und Multiprocessing gemeinsam eingesetzt.
Beim Multithreading (Thread: Ausführungsstrang) werden mehrere Threads innerhalb eines einzelnen Prozesses oder einer einzelnen Aufgabe gleichzeitig ausgeführt. Wie beim Multitasking kann Multithreading auf nur einem Kern ausgeführt oder mit Multiprocessing kombiniert werden. Beim Hyper-Threading, einer speziellen Implementierung des hardwareseitigen Multithreadings, werden die Rechenwerke eines Prozessors besser ausgelastet, indem sich zwei Ausführungsstränge die Ressourcen teilen, die für einen vollständigen Kern notwendig wären.
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