Technisches zur Hardware der Macs
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24 Anatomie Technisches zur Hardware der Macs 24 DieProzessoren 32 DerChipsatz 32 Firmware 35 InterneSchnittstellen 36 Peripherie-Schnittstellen 39 Netzwerk-Schnittstellen
40 Psychologie Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 40 DasSchichtenmodell 41 Programmumgebungen 46 Grafik 48 Speicher-undProzessverwaltung 51 Voreinstellungen 52 Massenspeicherverwaltung 52 Partitionsschemata 52 DasDateisystem 56 Bundles 58 Objektattribute 64 GrafischeBenutzeroberfläche 65 DerFinder 66 HumanInterfaceGuidelines
68 Willkommen! Der Systemstart
24 AnatomieTechnisches zur Hardware der Macs
Technik
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24 Technik
Die ProzessorenZumBetriebeinesComputerswerdenverschie-deneKomponentengebraucht.DiewichtigstenKomponentendabeisindderProzessorundderChipsatz.DerProzessoristdiezentraleRecheneinheit
einesComputers.ErführtBefehleaus,nimmtBerechnungenvorundverteiltAufgabenandieverschiedenenSubsysteme.DerimPowerPC-MacverwendetePowerPC-
ProzessorwurdeAnfangder90erJahrevonApple,MotorolaundIBMaufBasisdesPOWER,welchenIBMinGroßrechnernverwendete,entwickelt.Deraus11ChipsbestehendePO-WERwurdezueinemChipzusammengefasstundumeinenvonMotorolaentwickeltenBusergänzt.Der»Core«bzw.»Core2«indenMacsmitIntel-Architekturisteinx86,erentstandineinerlangenEvolutionausdem8086(sieheSeite20,Geschichte).DerPowerPCimMacistTeileinergroßenFa-
miliemitunterschiedlichstenEinsatzgebietenundvonverschiedenenHerstellern.PowerPCswerdenunteranderemauchinEmbedded-Computern(wiederMotorsteuerungimAuto),indenaktuellenSpielekonsolenoderauchinSupercomputern(woerdieoberstenPlätzederListederschnellsten500Computerdominiert)undinMainframesverwendet.Derx86dage-genistpraktischeinreinerPersonal-Computer-Prozessor.FürdieanderenEinsatzgebietehatIntelandereProzessorenimProgramm–dieRISC-ProzessorenItaniumundXScale(wurdejedoch2006andieFirmaMarvellabgestoßen).XScalebasiertaufdem»ARM«(AdvancedRISCMachine),demProzessorimiPodundiPhone.
Prozessortechnik – oder – wie funktioniert ein Prozessor?EinProzessorbestehtausverschiedenenfunk-tionalenEinheiten,dieerstdasAbarbeitenvonProgrammenermöglichen.MankannhierzwischendemFrontendunddemBackend unterschieden.DasFrontendistdafürzustän-dig,demProgrammablaufzufolgenunddasBackendmitdenBefehlenundDatenausdemArbeitsspeicherzuversorgen.DasBackendübernimmtdieeigentlicheBerechnungderDa-tenanhandderBefehle.
ProgrammablaufAlleProzessorenarbeitennachdemgleichenAblauf–Fetch,Decode/Dispatch,Execute,Writeback:EinProzessorbefehlwirdvoneinerbestimmtenSpeicheradresseangenommen,abgefertigtundverarbeitet(d.h.aufbestimmteDatenangewendet).DannwirddasErgebniszurückgeschrieben.GleichzeitigwirdderPro-grammzählerumEinserhöht,unddernächsteBefehlimProgrammablaufindernächsthö-herenSpeicheradressewirdangenommen.DieseSequenzdurchläuftderProzessorimmerundimmerwieder,vondemZeitpunkt,andemderComputereingeschaltetwirdbiszumAus-schalten.
RegisterRegistersinddieSpeichereinheiteninnerhalbdesProzessors,dereinzigeSpeicher,aufdenderProzessordirektenZugriffhat.BefehlekönnennuraufDatenangewendetwerden,diesichinRegisternbefinden.JederBefehlunddiezubearbeitendenDatenmüssenzuerst
AnatomieTechnisches zur Hardware der Macs
DasneueLogoderPower.
org,einemZusammen-schlussallerHerstellervonPow-
erPC-Prozes-sorenundKomponen-tenfürdenPowerPC.
3 32Chipsatz
Applever-wendet
diesesLogoanstelledesoffiziellenIntel-Logos.
3 28RISC
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ineinRegistergeladenwerden.UmDatenausdemArbeitsspeicherindieRegisterzuladen,werdenLade-Befehleverwendet,bzw.Speicher-Befehle,umDatenausRegisternindenArbeitsspeicherzuschreiben(Load/Store-Befehle).DieunterschiedlichenRechen-einheitenfürFestkomma-,Fließkomma-undVektor-BerechnungenbesitzenjeweilseigenenSatzanRegistern.SpeicheradressenwerdenindenFestkomma-Registerngespeichert.Zusätz-lichgibtesBefehlsregister,sowieStatus-undSteuer-Register(z.B.fürdenProgrammzähler).
ProgrammverzweigungenNormalerweisewirdeinBefehleinesPro-grammesnachdemanderenabgearbeitet.InbestimmtenSituationenkommtesjedochzuSprüngenoderSchleifen.DiesewerdenvonderBranch-Unitbearbeitet.EinBranch-BefehlsetztdenProgrammzählerunterbestimmtenUmständenaufeinenanderenWert,sodassdiefolgendenBefehlevoneineranderenSpeicher-adressegeladenwerden.
Aufbau von Prozessor-BefehlenEinBefehlbestehtauseinerReihevonInforma-tionen.DieersteInformationistdieKennung,
der»Opcode«.Dieserbestimmt,welcheBe-rechnungausgeführtwerdensoll(z.B.Addiere,LadevonAdresseetc.).DahinterfindensichRegisteradressenfürdieQuelleunddasZielderBerechnung.EinigeBefehlebeinhaltenaucheinesogenannte»Immediate«,eineZahl,diebeimÜbersetzendesProgrammsschonbe-kanntwar.
Techniken in der Mikroarchitektur1Pipelines:BeidenallererstenProzessorenwurdeeinneuerBefehlerstangenommen,wenndervorherigeBefehlfertigbearbeitetwar.DamitverbringtabereinTeildesProzes-sorseinenGroßteilderZeitmitLeerlauf.Da-heristmanaufdieIdeederBefehlspipelinegekommen.DernächsteBefehlwirdschonangenommen,wenndererstesichnochinBearbeitungbefindet.DamitsindimmeralleFunktionseinheitenausgelastet.DiekleinstePipelinebestehtausvierStufen(dieklas-sischeRISC-Pipeline–fürdievierPhasenderBearbeitungeinesBefehls:Fetch,Decode/Dispatch,Execute,Writeback).DieserAblaufkannwiederuminkleinereEinheitenunter-teiltwerden.(DerersteG4hatteebendiese4Stufen,diespäterauf7erweitertwurden.
SchematischeDarstellungeinessuperscalarenRISC-Prozessors.InvierPipeline-StufenundmitvierparallelenRecheneinheitenwerdendieDaten(blau)mit-hilfederBefehle(rot)verarbeitet.DieLSUberech-netdieAdressen(gelb)fürdenSpeicherzugriff.BR=Befehls-Register
BU=BranchUnitFPU=FloatingPointUnitVPU=VectorProcessingUnit
LSU=Load/StoreUnitALU=ArithmeticLogicalUnit
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DerG5-unddieIntel-Core-Prozessorenha-ben12bzw.16Pipeline-Stufen.DielängstePipelinebesitztIntelsPentium4.Dortsindesbiszu31Stufen.)LängerePipelineser-möglicheneinehöhereTaktfrequenz,dadiekleinerenBearbeitungsschrittewenigerZeitbenötigen.Allerdingsfunktioniertdasnurgut,so-
langeeskeineAbhängigkeitenvondenErgebnissenvorherigerBefehleoderVer-zweigungengibt.DannmüssenschoninBearbeitungbefindlicheBefehlewiedergelöschtwerden,esentstehenBlaseninderPipeline,sogenannte»Bubbles«.JelängerdiePipeline,destoöftertretendieseaufundgrößersindsie.
1Sprungvorhersage:BeiSprung-Befehlenistesabermöglich,umVerzögerungendurchBubbleszuvermeiden,bestimmteBefehleschonaufVerdachtauszuführen.Beispiels-weiseistdieWahrscheinlichkeit,dasssicheineSchleifewiederholtungleichhöher,alsdassdieSchleifeverlassenwird(z.B.wirdbeimUmwandelneinesBildesmit1000PixelndieSchleife999malwiederholt,abernureinmalverlassen).ModerneProzessorenhabeneineeigeneRecheneinheit,diedaraufspezialisiertist,zuberechnen,welcherZweigamwahrscheinlichstenalsnächstesgenom-menwird(denBranch-Predictor).
1Superscalare Prozessoren:DieerstenProzes-sorenbesaßennureineRecheneinheitimBa-ckend,mitderjedeArtvonDatenberechnetwurden.Später,alsdieZahlderTransistorenzunahm,wurdenindenProzessorzuerstzweigleicheRecheneinheiteneingebaut,diedieDatenparallelberechnenkonnten.NochspäterwurdendieRecheneinheiteninUnter-EinheitenfürunterschiedlicheArtenvonBerechnungengeteilt(z.B.eineEinheitfürdieeinfachenBerechnungenAddition,SubtraktionundMultiplikation,pluseinefürdiekomplizierteDivision).BeimPowerPC970undIntelCorearbeiten12bzw.13unter-schiedlicheRecheneinheitenparallel.Mo-derneProzessorenarbeiten»superscalar«.DamitkannderProzessorbeieinemTaktnichtnureinenBefehl,sondernmehrereaus-führen.EinsuperscalarerProzessorbrauchtjedocheinezusätzlicheSteuereinheit,dieda-fürsorgt,dassdieErgebnisseinderrichtigenReihenfolgeausgegebenwerden.
1Weitere Techniken:ImLaufederweiterenEntwicklungwurdenweitereTechnikenerfunden,diedieLeistungsfähigkeitdesProzessorssteigernsollten,wiedasUmsor-tierenderBefehle(OutofOrderExecution,OoOE)vordemAusführenoderdasAusfüh-renvonBefehlenaufVerdacht(SpeculativeExecution),unsichtbareRegister,indenen
PowerPC-970-Prozessor(G5)
Abbildungen:Freescale,IBM
PowerPC-74xx-Prozessor(G4)
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Datenzwischengespeichertwerden,wenneinRegisterbelegtist(Rename-Register)o.ä.AllerdingskommeneinigemoderneProzessordesigns(wiediePowerPC-basiertenProzessoreninderXBox360undderPlaysta-tion3)vonmanchendieserTechnikenwiederab,daman–wieinden80erJahrenbeiCISC–geradefeststellt,dasssieu.U.mehrKosten,alsNutzenbringen.
SpeicherWieobenbeschriebenhatderProzessornuraufdieRegistereinendirektenZugriff.Zu-griffaufdenArbeitsspeicheristnurüberdenSpeicherbusanhandvonAdressenmöglich.AuchEin-undAusgabegeräte(dieFestplatte,dieTastatur,dieGrafikkarteo.ä.)werdenüberAdressenbehandelt.InProgrammenfindensichjedochkeineabsolutenSpeicheradressen(dieseändernsich,z.B.janachdemwiegroßdereingebauteArbeitsspeicherist).FürdasUmrechnenderindenProgrammengespei-chertenAdresseninabsoluteAdressenbesit-zenheutigeProzessoreneineeigeneFunktions-einheit,dieLoad/Store-Unit.
CacheRegulärerArbeitsspeicheristumeinVielfacheslangsamer,alsderProzessor.EsgibtzwarschnellerenSpeicher,dochderisterheblichteurer(jeschneller,destoteurer).DamitderProzessorsowenig,wiemöglichaufdenlang-samenArbeitsspeicherwartenmuss,wirdschnellerSpeicherinmehrerenStufenalsCachefürdenlangsamenArbeitsspeicherver-wendet(wobeiderArbeitsspeicherwiederumeinCachefürdieFestplatteist).ImCachewer-denKopienderaktuellbenötigtenDatenundProgrammbefehlezwischengespeichert.EsgibtfolgendeCachestufen:Amschnellsten,aberauchamkleinstenistderLevel-1-Cache(L1),eristinProzessorintegriert.ImL1werdenBefehle
undDateningetrenntenBereichengespei-chert.Auchdergrößere,etwaslangsamereL2befindetsichbeiheutigenProzessorenzusam-menmitdemProzessoraufeinemChip.BeimanchenProzessoren(imMacbeibestimmtenVersionendesG4)stehtzusätzlichnocheinLevel-3-CachezuVerfügung.DieVerwaltungdesL1-undL2-(undevtl.L3-)-CacheübernimmtderProzessor,sieistvonProzessorzuProzessorunterschiedlich.MithilfederCache-HierarchiewirdderSpeicherzugriffstarkbeschleunigt.WiestarkwirdnichtnurdurchdieGrößedesCaches,sondernauchdurchseineOrganisationbestimmt.
BefehlssätzeJedeProzessorfamiliearbeitetmiteinemeige-nenSatzvonProzessorbefehlen(InstructionSetArchitecture,ISA).DieISAwurdeerstmalsinden60er-JahrenimIBMSystem/360ein-geführt,umdieProgrammierungvondereigentlichenHardwareunabhängigzuma-chen.DieISAliegtalsAbstraktionslayerüberderMikroarchitekturdesProzessors.VorhermussteeinProgrammimmerfürdieMikroar-chitekturangepasstwerden,selbstbeieinerkleinenÄnderungdesProzessorsmusstendieProgrammeneugeschriebenwerden.MitEin-führungderISAkonntevorhandenenSoftwareauchaufneuerHardwaremitdergleichenISAverwendetwerden.DieBefehlederISAwurdendabeizuerstmithilfederMikrocodeEngineverarbeitet.DieseisteineArtProzessorimProzessor,derausjedemBefehleineReihevonBefehlenerzeugtunddiesedanndemBackendzugeführt.MitderLösungdeseinenProblemswurde
jedocheinneuesgeschaffen:DerMarkterfolgeinesProzessorswurdevondervorhandenenSoftwareabhängig.Sokonntederx86,obwohlseineISAmitmodernenProzessortechnikenab-solutinkompatibelist,sichtrotzdemweiterhin
48 3Software, Speicherver-waltung
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amMarkthaltenundsichgegendiemodernenProzessorenimRISC-Designbehaupten.
CISCDieMöglichkeiten,diesichdurchdieISAerga-benwurdeninden70er-JahrenaufdieSpitzegetrieben.Grunddafürwaru.a.Speicherzusparen–SpeicherwarrarundteuerundPro-zessorlogikbilligerzuproduzieren,alsSpeicher.AußerdemsolltedemProgrammierer,derdamalsnochaufProgrammiereninder–sichmehranderMaschine,alsamMenschenorien-tierenden–Sprache»Assembler«angewiesenwar,dieArbeiterleichtertwerden.Daherwur-demehrereBefehlezusammengefasstundBe-fehleeingeführt,mitdenenSpeicheradressendirektmanipuliertwerdenkönnen.DieBefehleeinersolchenCISC-ISA(ComplexInstructionSetComputing)könnenvomProzessornichtdirektverarbeitetwerden.DamitwurdendieProzessorenimmerkom-
plexer.DadieRessourcenbeschränktwaren,istdieZahlderRegisterstarkbeschränkt.HeutzutageistdieEinsparunganSpeicherplatzirrelevant,beieinemMac-OS-X-Programmbeträgtsie,wennüberhaupt,nurwenigePro-zent.AußerdemwirdheutzutagenichtmehrinAssemblerprogrammiert,sonderninHoch-sprachen,wie»C«oder»C++«bzw.»ObjectiveC«fürCocoa.BeimErzeugeneinesProgrammssorgtderCompilerdafür,dieHochspracheindieProzessorspracheumzusetzten.
RISCMitderRISC-Technologie(ReducedInstructionSetComputing)–dieinden80er-Jahrenent-worfenwurde,umdieGrenzen,diedurchCISCgesetztwurden,zuüberwinden–besannmansichaufdieEinfachheitderProzessorenausderZeitvorCISC.DasKonzeptderISAwurdebeibehalten,dieISAabersoangelegt,dassdieBefehledirektvomProzessorverarbeitetwer-denkönnen.DerProzessorkommtohneeineMicrocodeEngineaus,dieverfügbarenTransis-torenkonntenstattdessenfürdieeigentlichenRecheneinheitenverwendetwerden.RISCsollteeinehöhereTaktgeschwindigkeit,aberauchhöhereRechengeschwindigkeitproTaktermöglichen.Techniken,wiePipelinesundsu-perscalareProzessorenwurdenerstdurchRISCmöglich.BeiRISCgibtes,bisaufdiespeziellenLoad-undStore-Befehle,keinenZugriffaufSpeicheradressen.DieZahlderRegisteristun-gleichgrößer,alsbeimCISC.AusdergleichenLängeundStrukturderBefehle(bzw.dersichdarausergebendenfixenLängedesOpcodes)ergibtsichaberaucheinebeschränkteAnzahlvonBefehlen.FürdenAssembler-Programmie-rerbedeutetRISCeinengrößerenProgram-mieraufwand.
Eigenschaften des x86 BefehlssatzesIntelsx86-ArchitekturisteinLehrbuchbeispielfüreinen»komplexenBefehlssatz«CISC.DieBefehlehabeneineextremunterschiedliche
x86-undPowerPC-Code.Imx86-Code(rot)habenBefehleeineunterschiedlicheLänge.BeimPowerPC
(blau)sindalleBefehlegleichlang.SiehabenauchdiegleicheStruktur.DamitderIntel-ProzessordieBefehleeffektivverarbeitenkann,musserdenx86-CodeinterninCodeumwandeln,dersoähnlichaussieht,wiederPowerPC-Code.(DieBilderzeigenechtenMaschinen-code.DiesesCode-SegmentwirdbeimStarteneines
Mac-OS-X-Programmsaufgerufen.)
3 42Cocoa
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Länge(zwischeneinemund17Bytes;imDurchschnitt3,5,intatsächlichverwendetemProgramm-CodekannderWerthöheroderniedrigersein).HäufiggebrauchteBefehlesindkurz,umSpeicherzusparen.DadieZahlderkurzenBefehlereinmathematischbeschränktist,gibtes–ummöglichstvieleBefehlezuermöglichen–zusätzlichseltenergebrauchte,längereBefehle.ZumTeilhandeltessichumzweiVersionendesgleichenBefehls:EinkurzerBefehl,derautomatischaufeinbestimmtesRe-gisterangewendetwirdundeinlanger,deraufjedesbeliebigeRegisterangewendetwerdenkann.Derx86-BefehlssatzenthältauchBe-fehle,dieSpeicherinhaltedirektberechnen(derProzessormussdieInhaltenatürlichtrotzdemindieRegisterladen,umsieberechnenzukön-nen).ProFunktionseinheitstehen8Registerim32-bit-ModuszurVerfügungbzw.16im64-bit-Modus.Beimx86mussderProgrammiereralsoimmerdaraufachten,dassdieRegisternichtüberlaufen.Derx86kenntnurBefehlemitzweiOperanden,derInhalteinesRegisters(oderei-nerSpeicheradresse)wirdmitdemInhalteinesanderenverändert(nachdemSchemaA+BpA).Derx86bearbeitetDaten»LittleEndian«.D.h.wenndasWort»UNIX«ein64-bit-Wertwäre,würdeesindenRegisternim32-bit-Mo-dusals»NU«und»XI«bzw.im64-bit-Modusals»XINU«gespeichert.
Heutige x86-ProzessorenBeiheutigenx86-Prozessorenwerdendiex86-CISC-BefehleimProzessorzuMikrobefehlenumgewandeltunddannabgearbeitet.DieseMikrobefehlebesitzenähnlicheEigenschaften,wieRISC-Befehle(dennsieorientierensichwiedieseandenArbeitsabläufeneinesmodernenProzessors).AufdieMikrobefehleistjedochweiterhinkeindirekterZugriffmöglich,siesindauchunterschiedlichjenachx86-Prozessortyp.Dabeigibtesbeiheutigenx86-Prozessoren
mehrereEinheitenzurUmwandlungderCISC-BefehleindieinternenBefehle.EinfacheBefehlewerdenvonmehrerenparallelarbei-tendeneinfachenUmwandlungseinheitenineinoderzweiinterneBefehleumgewandelt,diekomplexerenBefehlewerdenübereinMikroprogrammineineSequenzvon–teilsduzenden–internenBefehlenumgerechnet.Heutigex86-ProzessorennehmendieBefehlePaketweisean.BevordieseweiterverarbeitetwerdenkönnenmussderProzessorimmerzuerstanhanddesInhaltsfeststellen,obessichdabeiumeinenodermehrereBefehlehandelt.DurchexzessiveAnwendungmoderner
Prozessor-TechnikenTechnikennachdemUmwandelnderx86-BefehleinMikro-Befehle,wurdederCISC-Nachteilbeidenheutigenx86ernzumTeilwiederwettgemacht.FürdieseUmwandlungwerdenjedochweiterhinvieleRessourcenverschwendet.EinPentiumPro,ausdemdieaktuellenCore-Prozessorenentwickeltwurden,brauchte40%seinerTransistoren,umdiemitdermodernenProzessortechnikinkom-patiblenx86-Befehlezuübersetzen.Dadiever-fügbarenRessourcensichmitjederProzessor-Generationvervielfachen,dachteman,mankönntediesenOverheadbaldvernachlässigen.HeuteaberwirdmehraufStromsparengeach-
IntelCore-2-Duo-Prozessor
Abbildung:Intel
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30 Technik
tetundLeistungssteigerungenbeiProzessorenwerdennichtmehrdurchVergrößerneinesein-zelnenProzessorsundhöhereTaktungerreicht,sonderndurchMehrprozessor-Technik.MitderVervielfachungkompletterProzessorkernesteigtdieMengedervonderx86-Überset-zungshardwareverbrauchtenRessourcennundochwiederan.
Eigenschaften des PowerPCDerPowerPC-ProzessorbenutztimGegensatzzumx86einen»reduziertenBefehlssatz«RISC.ImPowerPC-BefehlssatzsindalleBefehlevierByteslangundgleichstrukturiert.Z.B.istderOpcodeimmer6bitlang.DaherkannderPro-zessordieBefehlewieeinengleichmäßigenDatenstromannehmen.EinPowerPCbesitzt32universelleRegisterproRecheneinheit.BeimPowerPChabendiemeistenBefehledreiOpe-randen(A+BpD),einige,speziellVektor-Be-fehle,auchvierOperanden(A+B+CpD).WiebeiRISCüblichmussimmereinZielregister(D)angegebenwerden(welchesaberauchiden-tischmiteinemderQuellregisterseinkann).
RecheneinheitenEinProzessorbestehtnichtnurauseinerRe-cheneinheit,sondernausverschiedenen,diefürunterschiedlicheRechen-undSteueraufgabenzuständigsind.FrühereProzessorenbesaßenalsRecheneinheitnurdieEinheitfürGanzzahl-Berechnungen(ALU,ArithmeticLogicalUnit).SeitlängerementhaltenProzessorenmitderFPUzusätzlicheineEinheitfürFließkomma-BerechnungenindoppelterGenauigkeit(d.h.für64bit-Fließkomma-Werte).AlleEinheitenkönnenauchmehrfachvorhandensein.
Vektor-EinheitenHeutigeProzessorenenthaltenzusätzlichzudenbekanntenRecheneinheitenfürGanzzahl-undFließkommaberechnungeneineweitere
Recheneinheit,mitdermultipleDatenbzw.VektorengleichzeitigmiteinemBefehlbear-beitetwerdenkönnen(SIMD–SingleInstruc-tion,MultipleData).1AltiVec:DieAltiVec-bzw.VMX-EinheitbeimG4bzw.G5–vonAppleauchVelocityEnginegenannt–ist128bitbreit.Damitkannbei-spielsweiseeinBefehlfür16Datenworteà8bitLängeoderauch4Datenworteà32bitaufeinmalausgeführtwerden.WenndiezuverarbeitendenDateneszulassen,machtAltivecdenG4bzw.denG5zueinemderschnellstenProzessorenüberhaupt.BeiderBerechnungvonrc5-Schlüsselnfür<distri-buted.net>berechneteinG4mehralsdiedoppelteAnzahlanSchlüsselnwieeindop-peltsoschnellgetakteterx86-Prozessor.DaAltivecimG4besserumgesetztist,übertrifftderhiersogardenschnellergetaktetenG5.
1SSEerfülltbeimIntel-ProzessorteilweiseähnlicheAufgabenwieAltiVecbeimG4.ZusätzlichführtSSEauchnormale32-und64-bit-Fließkomma-Befehleaus,ähnlichwiedieFließkomma-Einheit,dieinjedemPow-erPCvorhandenist.MitSSEkönnenjedochvieleRechenoperationenbeiWeitemnichtsostarkbeschleunigtwerden,wiemitAltiVecbeimPowerPC.
MulticoreDieProzessorenimletztenG5-PowerMacundindenIntel-MacssindDualcore-Prozessoren.BeieinemDualcore-ProzessorsindzweiPro-zessorkerneaufeinengemeinsamenChipzusammengefasst.WiebeieinemComputermitmehrereneinzelnenProzessorenkannda-durchdieRechenleistunggesteigertwerden.Sieverdoppeltsichjedochnicht,dazusätz-licherVerwaltungsaufwandentsteht.MehrereProzessorkerneaufeinenChipzubringenhatgegenübereinzelnenProzessorendenVorteil,dassdieProzessorendirekt,ohnedenUmweg
7 21 Geschichte,
x86, Erweite-rungen
7 21 Geschichte,
x87
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überdieNorthbridge,kommunizierenundaufeinengemeinsamenCache-Speicherzugreifenkönnen.DerersteDualcore-Prozessorwurdeschon
imJahre2001eingeführt.EswarderPOWER4vonIBM,ausdemspäterderPowerPC970(G5)–paradoxerweisezuerstalsSinglecore-Prozes-sor–entwickeltwurde.
32 bit – 64 bitMitdemPowerMacG5wurdemitdemPow-erPC970der64-bit-PowerPC-ProzessoramMaceingeführt.AlleälterenPowerMacsver-wenden32-bit-Prozessoren.(DieBezeichnung64-bit-ProzessorbeziehtsichnuraufdieBreitederRegisterfürdieALU.)Ein64-bit-ProzessorbringtinersterLiniedenVorteil,dassmehrals4GBanArbeitsspeicheradressiertwerdenkönnen,essindtheoretisch16Exabytemöglich.DerPowerPCwarschonvonvornehereinals64-bit-Prozessorgeplantworden,die32-bit-VersionistnureineUntermenge.Dererste64-bit-PowerPC-Prozessorwurdeschon1995inderIBMAS/400verbaut.AusdiesemGrundegibtesbeimG5keine
ProblememitderKompatibilität.Allealten32-bit-ProgrammewerdeninvollerGeschwindig-keitausgeführt.Auchmussbeieinemneuen
64-bit-ProgrammnichtjederProgrammteilaus64-bit-Codebestehen.Im64-bit-Programm-Moduskönnenalle32-bit-Befehleausgeführtwerden.Eskönnensogarin32-bit-Programmeeinzelne64-bit-Befehleeingefügtwerden.DieindenerstenMacsmitIntel-Architektur
verbautenCore-Duo-Prozessorensind32-bit-Prozessoren.DieModellemitCore-2-Prozes-sorenenthalteneineursprünglichAnfang2003vonAMDeingeführte64-bit-Erweiterung–beiIntelEMT64genannt.ÜberverschiedeneIni-tialisierungsschrittewirdder32-bit-Prozessorzueinem64-bit-Prozessor.Im64-bit-ModuserscheintderProzessoralseinandererProzes-sor,alsim32-bit-Modus,u.a.mitderdoppeltenAnzahlanRegistern.32-bit-ProgrammelaufendannineinemKompatibilitätsmodus.LautIntel-Dokumentationkanndie64-bit-
Erweiterungnurvoneinem64-bit-Kernelmit64-bit-Erweiterungenbetriebenwerden,32-bit-Erweiterungenfunktionierendannnichtmehr.UnterMacOSXjedochwirdderProzessormiteinem32-bit-Kernelunddenvorhandenen32-bit-Erweiterungenbetrieben.Trotzdemlaufen64-bit-Programme.ApplehateinpaarHacksindenx86-Kerneleingebaut,umdiesesProblemzuumgehen(beimPowerPCistkeinHacknö-tig,dortistdieseMöglichkeitsovorgesehen).
BlickinsInneredesPowerPC-970MP
Dualcore-Prozessors.HierkannmandiebeidenCoresunddieunterschied-lichenRechenein-heitenerkennen.DergroßeBereich
ganzobenistderL2-Cache-Speicher.
50 3Software, 32-bit – 64-bit
32 3Northbridge
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32 Technik
Der ChipsatzAufdemMainboarddesMacsbefindensichnebendemProzessorweitereKomponenten,diezumBetriebeinesvollwertigenComputersgebrauchtwerden.BeidiesenKomponentensprichtmanvom»Chipsatz«.EinChipsatzbestehtmeistauszweiHaupt-
komponenten.DieNorthbridgekontrolliertdenSpeicherundverbindetdenProzessormitdemlokalenBus.AußerdemistdieGrafikhardwareüberdieNorthbridgeangebunden.DieSouth-bridgeistfürdieVerwaltungderI/O-Schnitt-stellen,wieFestplatten,USB-,FireWire-unddieNetzwerk-Schnittstellenzuständig.North-undSouthbridgesindüberdenPCI-Busbzw.übereinenspeziellenBusverbunden.BeimPowerPC-MacwurdendieHaupt-Chips
fürdenChipsatzvonAppleselbst,aufdenjeweiligenMaczugeschnitten,entworfen–sietragenNamen,nichteinfachnurNummern.IndenG4-basiertenMacssinddieFireWire-
unddieGigabit-Ethernet-SchnittstelledirektindieNorthbridgeintegriert.BeieinigenModellensinddieNorth-undSouthbridgezueineneinzigenChip–demSystem-Controller–zusammengefasst.IndererstenGenerationUni-NorthundKeylargozuPangea,ineinerspäterenU2undKeylargozuIntrepid.DieMacsmitIntel-Prozessordagegenver-
wenden–wiediemeistenPCs–aucheinenChipsatzvonIntel.IndenmeistenIntel-Macsfindetder945-ChipsatzVerwendung.DerChipsatzisteigentlichfür32-bit-Prozessorengedachtundkanndaher–selbst,wennmehreingebautist–nurbis3GBSpeicherverwalten.(BeimdrittenModelldesMacBookProbzw.iMacwurdeaufden965-Chipsatzgewechselt.DieserkannmehrSpeicherverwalten.)InderVariante945GM,welchebeimMacminiundbeimMacBookVerwendungfindet,enthältderChipsatzeinenindieNorthbridgeintegrierten
Grafikprozessor(GMA950).DieserGrafikpro-zessorbesitztimGegensatzzunormalenGra-fikprozessorenkeineeigeneSpeicherschnitt-stelle,ergreiftaufeinenreserviertenTeildesHauptspeicherszu.AußerdemfehlenRechen-einheitenfürbestimmteGrafikberechnungen,sodassderGMAdieseBerechnungenandenHauptprozessorzurückgebenmuss.IndieSouthbridgesICH7undICH8sindledig-
lichFestplatten-undUSB-Schnittstelleninte-griert.DieControllerfürdieNetzwerk-Schnitt-stellensindüberPCIeangebunden,FireWiresogarnurüberdenlangsamenPCI-Bus.ImMacPro,indemXeon-Server-Prozessoren
verbautwurden,wirdderChipsatz5000Xverwendet.DieseristdereinzigeChipsatzvonIntel,derdenBetriebmehrererProzessorenerlaubt.ErstelltdenPCIe-SteckplätzendeutlichwenigerPCIe-LaneszurVerfügung,alsderimPowerMacG5eingesetzteChipsatzvonApple.
FirmwareDamiteinComputerstartenkann,brauchtdasMainboardeineigeneskleinesBetriebssystem,dasdasaufderFestplattebefindlicheSystemstartenkann.DiePowerPC-Macsverwendenhierfürdie»OpenFirmware«,dieIntel-Macsverwenden»EFI«.
Open FirmwareDieOpenFirmwareisteinvonderFirmaSUNentwickelterIndustriestandard,deresermög-licht,aufeinemComputerohneProblemeun-terschiedlicheBetriebssystemeverwendenzukönnen(z.B.MacOSX,BSD-UNIX,Linuxetc).DieOpenFirmwarebildetanhandderan-
gemeldetenKomponenteneinenDevice-Tree–eineBaumstruktur,inderalleKomponentenverzeichnetwerden.AnhanddiesesDevice-TreeslädtderMac-OS-X-Kerneldiefürdie
3 68Systemstart
3 35ffSchnittstellen
3 35PCIe-Lanes
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Technisches zur Hardware der Macs 33
DasDesigndesMainboardsimIntel-iMacentsprichtdemdesMacBookProbzw.ohnedenGrafikprozessorund-speicherdemdesMacminiundMac-Books–unddemDe-signdermeistenPC-NotebooksmitIntel-Pro-zessor.
DiewichtigstenKomponentenundihreVer-bindungenaufdemBoardeinesiMacG5(iSight).
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34 Technik
3 255Praxis, Shell
KomponentenaufdemBoardunddieSteckkar-tennotwendigenTreiber.DieOpenFirmwareistvonAppleaufden
jeweiligenMacangepasst.SiewirdineinemspeziellenFlash-Speicherchipgespeichert,mit-telsUpdateskannApplesoeventuelleFehlerbehebenoderErweiterungenhinzufügen.DieOpenFirmwarebieteteineeigeneShell,
eineKommandozeilen-Oberfläche,mitdersieprogrammiertwerdenkann.SiekannmitderTastenkombinationacOFbeimRechnerstartaufgerufenwerden.
EFIIndenMacsmitIntel-ProzessorübernimmtEFI(ExtensibleFirmwareInterface)diegleichenAufgaben,wiedieOpenFirmware.Beimx86-PCistdafürnormalerweisedasBIOSzuständig,dasmittlerweileschon25Jahrealtist.EswurdezwarimLaufederZeiterweitert,setztaberim-mernochden»Realmode«desx86-Prozessorsvoraus(derProzessorverhältsichwieein8086,mitentsprechendgeringenMöglichkeitenbe-züglichdesadressierbarenSpeichersundderProgrammiersprache).EFIwurdevonIntelursprünglichalsFirm-
warefürden64-bit-Server-ProzessorItanuimentwickelt.Beimx86isteseineAbstraktions-schichtundeinInterface-AufsatzfürdasBIOS,dasimGegenzugaufdasgeringstmöglicheMaßreduziertwerdenkann.EFIbietetfürdenSystemstartähnlicheMöglichkeiten,wiedieOpenFirmware–esermöglichtdasAuffindenderStartdateiaufderFestplatteundeskönnenFirmware-Programme(hier»EFI-Module«ge-nannt)ausgeführtwerden.DenZugriffaufdieKommandozeillen-OberflächeistjedochbeiIn-tel-Macsnichtohneweiteresmöglich,daAppledieseMöglichkeitgesperrthat.AußerdemerstelltEFIkeinendynamischenDevice-Tree,derdieaktuelleHardwarewiderspiegelt.Der
Mac-OS-X-Kernelerstelltstattdesseneinen»fakePPCDeviceTree«.EinesderModule,diebeimStartausgeführt
werdenkönnen,liefertdasBIOS-Interface.DiesesistzumStartvonWindowsnotwendig.(BeidenmeistenPCsandererHerstellermitEFIistdiesesCompatibilitySupportModule(CSM)daseinzigeEFI-Programm,dasausgeführtwird.EsliefertdortauchdieimPC-Bereichbe-kannteBIOS-Bedienoberfläche.)EFIistfürdenBetriebvonMacOSXnicht
notwendig,MacOSXläuftmitwenigenÄnde-rungenaufjedembeliebigenPCmitIntel-oderAMD-Prozessor.AllerdingsversuchtAppledieszuverhindern.
Firmware-ProgrammeOpenFirmwarebzw.EFIkönnenaberauchalseigenständigeskleinesBetriebssystemfungie-ren.ImFirewire-Targed-Modus,wenndieAus-wahlfürdasBoot-Systemaufgerufenwurde(beimStartenmitgedrückterb-Taste)oderbeimHardware-TestmitderHardware-Test-CDstellenOpenFirmwarebzw.EFIdiebenötigtenHardware-TreiberunddiegrafischeBenutzero-berfläche.FürdenlaufendenBetriebkönnteEFIdem
BetriebssystemsogareinekompletteTreibe-rumgebungliefern,sodassdasBetriebssystemkeineeigenenHardware-Treibermehrbesitzenmuss.MacOSXnutztEFIabernurfürdenRechnerstartundbenutztimBetriebdieeige-nenTreiber.
NVRAMDieEinstellungenderOpenFirmwarebzw.desEFIwerdenimNVRAMgespeichert,einemnicht-flüchtigen(engl.non-volatile)Flash-SpeicherbausteinaufdemMainboard.Siekön-nenauchimTerminalvonMacOSXmitdemBefehl»nvram-p«betrachtetwerden.
3 80 Praxis,
Firewire-Tar-ged-Modus
7 20 Geschichte,
x86, BIOS
3 86 Praxis,
BootCamp
3 286Praxis,
NVRAM-Reset
3 261Praxis,
Flash-Speicher
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Technisches zur Hardware der Macs 35
PCI-Express-x1-Karte(1Lane)mitzweieSATASchnittstellen
PMU, SMU bzw. SMC MacshabenaufdemMainboardeinenspezi-ellenBaustein,derunteranderemdieBatterieunddieLüfterüberwacht.BeidenPowerBooksundiBooksistdasdiePMU(PowerManage-mentUnit).BeidenG5-iMacsund-PowerMacsistdiesdieSMU(SystemManagementUnit).
Interne Schnittstellen
PCIAlsinterneErweiterungssteckplätzestehenbeieinigenMacsPCI-SteckplätzezurVerfügung.Eskönnen32-und64-bit-PCI-Kartenverwendetwerden.DieKartenmüssendabeieineMac-kompatibleFirmwarebesitzenundesmusseinTreiber(Kernel-Extension)vorhandensein,damitsieamMacbetriebenwerdenkönnen.EinigeKarten-Typen(z.B.Netzwerk-Karten)
könnenjedochauchindernormalenx86-PC-Versionundohnezusätz-lichenTreiberbetriebenwerden.
ImIntel-MachatApplenachIntel-VorgabedenSMC(SystemManagementController)verbaut,einkomplettvomBetriebssystemunabhän-gigesSystemauseinemkleinenRISC-ProzessormitintegriertemArbeits-undFlash-Speicher,indemeineigeneskleinesBetriebssystemge-speichertist.
PCI-XDerPowerMacG5dererstenGenerationenbe-sitzteineverbesserteVariantedesPCI-Busses,PCI-X.DiesebietetdeutlichhöhereGeschwin-digkeiten,istaberauchzu3,3V-PCI-Kartenkompatibel.Ältere5V-PCI-KartenpassennichtindenSteckplatz,kombinierte3,3V-und-5V-Kartenwerdenmit3,3Vbetrieben.
AGPDieGrafikkartesitztimAGP-Steckplatz,einerbesonderenPCI-Variante,dieeinenhöherenDatendurchsatzzulässtundderGrafikkartediezusätzlicheMöglichkeitgibt,direktaufdenHauptspeicherzuzugreifen.
PCIeDiedritteGenerationdesPowerMacG5undderMacProverwendenalsinterneSchnitt-stellenPCIe–auchPCIExpressgenannt.PCIearbeitetmitPunkt-zu-Punkt-Verbindungen,sogenanntenLanes.Kartenbzw.Steckplätzekön-nen1,2,4,8oder16Lanesbesitzen.PCI-,PCI-X-undAGP-KartensindnichtkompatibelzuPCIe.
286 3Praxis, PMU-, SMU- bzw. SMC-Reset
57 3Kernel- Extension
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36 Technik
Peripherie- Schnittstellen
JederMacbesitzteineReihevonSchnittstellen,überdieermitderAußenweltkommuniziert.EinigedieserSchnittstellensindbeijedemMacvorhanden,anderenurbeibestimmtenModellen.HierwerdenalleSchnittstellentypenundihreSteckerbeschrieben.
USBAmUniversalSerialBus(USB)werdendieEingabegeräte–Tastatur,Maus–sowieandere»langsame«Gerätewie
Modem,Drucker,Scannerusw.angeschlossen.USBisteinseriellerBus,andemdieGerätedurchHubsverbundenangeschlossenwerden.ImlaufendenBetriebkönnenbiszu127Geräteangeschlossenwerden.USB-Gerätekönnennichtdirekthintereinan-
derangeschlossenwerden.SiemüssenimmeraneinemHub(deninternenimComputerodereinenexternen)angeschlossenwerden.DieGerätekönnennichtdirektmiteinanderkom-munizieren.DieKommunikationläuftimmerüberdenComputer,selbst,wenndieGeräteandengleichenHubabgeschlossensind.
USB 2USB2isteinestarkbeschleunigteVariantevonUSB.HierkönnenauchschnelleGeräte,wieFestplattenetc.
angeschlossenwerden.HierfürsolltenSieaberFireWiredenVorzuggeben.(USB2wurdevonIntelentwickeltumFireWirezuverdrängen.USB2bleibtabertrotzdemnureineaufge-bohrteTastaturschnittstelle,ohneeinefüreineHochgeschwindigkeitsschnittstellegeeigneteBus-Topologie.Wegender–umwenigeCent–billigerenHardwarewerdenhäufigGerätestattmiteinerFireWire-miteinerUSB-2-Schnittstelleausgestattet.)
IDEDieinternenFestplatten,CD-Laufwerkeetc.werdenandieIDE-Schnittstelleangeschlossen.DiezweiinternenBussesindunterschiedlichschnell,einlangsamer(ATA33)fürdasCD-Lauf-werk(unddasZIP-Laufwerk)undeinschneller(ATA66oderATA100)fürdieFestplatten.EskönnenzweiIDE-GeräteproBusangeschlossenwerden.Einesmussals»Master«,dasandereals»Slave«konfiguriertwerden.HängenzweiunterschiedlichschnelleGeräteaneinemBus,wirddieGeschwindigkeitvondemlang-samerenGerätbestimmt.
Serial ATADieMacsmitG5-undIntel-Architekturverwen-denSerialATAalsFestplatten-Schnittstelle.HierwerdendieDatenseriellübertragen.AneinenAnschlusskannnureineFestplattean-geschlossenwerden,siebrauchtnichtkonfigu-riertzuwerden.Serial-ATA-Festplattenkönnenauchextern
inspezielleneSATA-Gehäusenangeschlossenwerden.DaApplejedochkeineexternenAn-schlüsseeinbaut,müsstedafüreineeSATA-Schnittstellenachgerüstetwerden.DasistnurbeimPowerMacoderMacPromittelseinerPCI-bzw.PCIe-Kartemöglich.
3 264 Praxis,
Festplatte installieren
3 262Praxis,
Bustypen
USB-Anschlussstecker:A-(fürAnschlussbuchseamMac)undB-Form(beieinigenPeripheriegerätenverwendet)
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Technisches zur Hardware der Macs 37
FireWireIndenmeistenneuerenMacsistmitFireWire(IEEE1394)eineHoch-geschwindigkeitsschnittstellezu
finden.FireWireisteinseriellerBus,andenimlaufendenBetriebbiszu63Geräteange-schlossenwerdenkönnen.FireWirekannbei-spielsweisezumAnschlussvonexternenFest-plattenunddigitalenCamcordernverwendetwerden.AmMacwerdendie6-PoligenSteckerverwendet,dieauchdieStromversorgungent-halten.FireWire-GerätesindmeistmitzweiSchnitt-
stellen–undeinemsogenanntenRepeater,derdieSignaleweiterleitet–ausgestattet,sodassmehrereGerätehintereinanderineinerKettebetriebenwerdenkönnen.ImGegensatzzuUSB2könnendieGerätedabeiauchdirektmit-einanderkommunizieren,derComputermussdieKommunikationlediglichanstoßen.
FireWire 800MitFireWire800wurdedieGe-schwindigkeitderFireWire-Schnitt-stellenocheinmalverdoppelt.Dabei
werdenaberauchandere(9-Polige)Steckerverwendet.FireWire-400-GerätekönnenjedochmiteinemAdapterangeschlossenwer-den.
PC-CardPowerBookssindmiteinerPC-Card-Schnittstelleausgestattet.IndiesepasseneinbiszweiPC-Cards
vomTyp2odereinePC-CardvomTyp3.DiePC-Card-SchnittstellebedientzweiNormen:PCMCIAundCard bus.Dasältere,langsamerePCMCIAentsprichteinerIDE-Schnittstelle,dasneueren,schnellereCardbusentsprichteinerPCI-Schnittstelle.
ExpressCard/34DasMacBookProbesitztstattderPC-Card-SchnittstelleeineExpress-Card-Schnittstelle.ExpressCard
kombinierteinePCIe-SchnittstellemiteinerUSB-2-SchnittstelleineinemSteckplatz.SieistnichtkompatibelzuPC-Card.ImMacBookProkönnenlediglichdieschmalerenExpress-Card/34-Kartenverwendetwerden,nichtdiebreiterenExpressCard/54-Karten.
FireWire-Anschlussstecker:FireWire400(4-Polig),FireWire400(6-Polig)undFireWire800
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38 Technik
MonitorMonitorewerdenbeineuerenMacsüberdieDVI-Schnittstelleange-schlossen.HierbeiwirddieKonfigu-
rationDVD-Iverwendet,dienebendenPinsfürdasdigitaleMonitorsignalauchPinsfüranalogesSVGA-Monitorsignalenthält.FürdenAnschlusseinesanalogenMonitorsliegtmeisteinAdapterbei.EinigeModellebesitzeneineMini-DVI-
Schnittstelle,andieDVI-oderVGA-MonitoremiteinemAdapterangeschlossenwerdenkönnen.DerAppleDisplayConnector(ADC),welcher
imPowerMacG4verwendetwird,vereintdasdigitaleMonitorsignalmitderSpannungsver-sorgungundeinemUSB-AnschlussineinemStecker.FürdenAnschlusseineszweitenMonitors
stehtbeieinigenModelleneinezusätzlicheDVI-Schnittstellebzw.einzusätzlicherMoni-toranschlussnachderSVGA-Industrienorm–beiwenigenModellenalsMini-VGA-zurVerfügung.MonitoremeldensichüberDDCamMacan;
soerkenntMacOSXautomatischdenMoni-tortyp.
Video EinigeMacshabenalsZusatzaus-stattungeinenVideoein-bzw.-ausgang.FürComposit-Videowird
einChinch-Steckerverwendet,fürS-VideoeinMiniDIN8-Stecker.BeieinigenModellenkanndieDVI-,Mini-
DVI-oderMini-VGA-SchnittstellemittelsAdap-teralsVideoausgangverwendetwerden.
BluetoothBluetoothisteinKurzstreckenfunk,dereigentlichfürdieKommunikationzwischeneinemMobiltelefonund
Komponentenkonzipiertist.HierkönnenaberauchanderePeripheriegeräteangeschlossenwerden.DieneuestenMacshabenBluetootheingebaut,älterekönnenmiteinemAdapternachgerüstetwerden,derandieUSB-Schnitt-stellegestecktwird.BluetoothbieteteineÜbertragungsgeschwindigkeitvonmaximal723kbit,mitderneuerenVersion2.0wurdedieGeschwindigkeitverdreifacht.
IrDAÜberdenInfrarotanschlusskönnenandereComputeroderDruckerdrahtlosmitdemMacverbunden
werden.DieserAnschlussistbeieinigenPower-Booksvorhanden.DieindenIntel-Macsver-bauteIR-Schnittstellefürdie»AppleRemote«FernbedienungistnichtmitIrDAkompatibel.
Monitor-Anschlussstecker:VGAundDVI-I(Singlelink)
3 204 Praxis, Daten-
austausch mit dem
Handy über Bluetooth
3 348Referenz,
Kontrollfeld Monitore
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Technisches zur Hardware der Macs 39
Netzwerk-Schnittstellen
EthernetSchonseitvielenJahrenwerdenMacsmiteinerEthernet-Schnittstelleausgerüstet.FürdenAnschlussan
das10BaseT-,100BaseT-bzw.1000BaseT-NetzstehteineBuchsefürRJ45-SteckerzurVerfü-gung.
AirPortMacshabenmitder(jenachModelloptionalenoderserienmäßigen)Air-Port-KartedieMöglichkeit,Netzwerk-
verbindungenüberFunkherzustellen.AirPortbenutztdasEthernet-Protokoll.
FireWireBeiBedarfkannauchdieFireWire-SchnittstellezurÜbertragungvonEthernet-Paketenverwendetwerden.
ModemDiemeistenPowerPC-Macssindmiteinem56k-Modemausgestattet.Dieseskannmiteinemhandelsüb-
lichenModemkabelmitRJ11-SteckerandasanalogeTelefonnetzangeschlossenwerden.
158ff 3Praxis, Netzwerk
350ff 3Referenz, Kontrollfeld Netzwerk
iSightDeriMacG5derzweitenGenerationunddieIntel-iMacsund-NotebookssindmiteinerintegriertenKamera
ausgestattet,diebeiAppleiSightgenanntwird.DieseistinternüberUSBangeschlossen.ÄltereGerätekönnenmiteinerexterneniSightüberFireWireausgestattetwerden.AlternativkönnenauchUSB-KamerasandererHerstel-lerverwendetwerden.FürdieiSightstelltMacOSXverschiedeneSoftware-FunktionenzurVerfügung.
TonSchonderersteMachatteeineinte-grierte»Soundkarte«.AlleneuerenMacskönnenmitihrerSoundaus-stattungCD-Qualitätproduzieren.AlleMacshabeneinenLine-Ausgang–mancheModelleauchzusätzlich
einenKopfhörerausgangundeinenLine-Ein-gang–mit3,5-mm-Miniklinken-Steckern.(DerLine-EingangisteinHigh-Level-Eingang,keinMikrofoneingang.DiemeistenMikrofonebrau-chenhiereinenVorverstärker.)DerPowerMacG5verfügtaußerdemjeweils
übereinenoptischendigitalenAudioeingangundeinenAudioausgangmitToslink-Anschlüs-sen.
Apple Remote (Infrarot-Schnittstelle)DeriMacG5derletztenGenerationunddieIntel-Macs(außerMacPro)sindmiteinerInfrarot-Schnittstelle
fürdieFernbedienung»AppleRemote«ausge-stattet.DieseistnichtmitIrDAkompatibel.AlsBatteriefürdieFernbedienungwirdeine
CR2032-Knopfzelleverwendet.
372f 3Referenz, Kontrollfeld Ton
321 3Referenz, Audio-MIDI-Konfi gura-tion
Ethernet-Stecker
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40 Technik
PsychologieTechnisches zum Betriebssystem Mac OS X
enthältlediglichdieKomponentenfürSpeicherundProzessverwaltung.TreiberwerdeninFormvon Kernel-Extensions (KEXT)demKernelhinzugefügt.Diesekönnendynamischgeladenundentladenwerden.DerKernelunddieExtensions–zusammenauchXNUoder Ker-nel-Environment genannt–verhaltensichzu-sammenwieeinsogenanntermonolithischerKernel.SieliegenbeispielsweiseineinemgemeinsamenSpeicherbereich,wasVorteileinderGeschwindigkeitbringt.NurdasKernel-
Aqua
Kernel-Environment
Core-Services
Application-Services
QuickTime
Carbon Cocoa
Java(JDK)
BSD
Pro gram mum ge bun genMach-Kernel(Ein-/Ausgabe,Treiber)
Dateisystem
Netzwerk
Das Schichtenmodell
MacOSXistausverschiedenstenWurzelnzusammengewachsen.EinTeilistklassischesUNIX,einTeilkommtvonNeXTStep,wiedereinandererTeilausdemMacOS.MacOSXistinSchichtenaufgebaut,diever-
schiedeneAufgabenbeiderVerarbeitungderDatenübernehmen.DabeiliegendieSchichtenjedochnichtwirklichaufeinander,eineSchichtkannmitjederanderenkommunizieren.DieuntersteSchichtistder Mach-Kernel,
einsogenannterMicro-Kernel.DerKernselbst
![Page 21: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/21.jpg)
Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 41
EnvironmentdarfdirektmitderHardwarekommunizieren.AlleanderenProzesselaufenabgeschirmt.Hierwerdenbeispielsweiseverschiedene
DateisystemedirektoderüberdasNetzwerkangeschlossenerDatenträgerineingemein-samesvirtuellesDateisystemübersetzt,mitdemdieProgrammedannarbeitenkönnen,ohnesichumdietatsächlicheStrukturküm-mernzumüssen.AufdemKernel-Environmentliegendie
Core-Services,diedenProgrammumgebungennicht-grafischeDiensteanbieten.(DasKernel-EnvironmentzeigtsichzusammenmiteinemTeilderCore-ServicesalsVariantevonBSDundistvonAppleunterdemNamen»Darwin«alsQuellcodefreigegebenworden.BSD–BerkeleySoftwareDistribution–isteinimQuellcodefreiverfügbaresUNIX-artigesBetriebssystem.)ÜberdenCore-ServicesliegendieApplication-Services.DiesestellendenProgrammendiegrafischeUmgebungzurVerfügung.DieProgrammeselbstbenutzendieverschie-
denen,wiederumineinerübergeordnetenSchichtliegendenProgrammumgebungen.JedeProgrammumgebungisteineSammlungsogenannter»APIs«(ApplicationProgramming
Interfaces,SchnittstellenfürProgramme),aufdiedieProgrammezugreifenkönnen.WenneinProgrammeinebestimmteFunk-
tionbenötigt,dieschonTeildesSystemsist,kannesdieseaufrufen.DankdieserTechnikmüssenvielewichtigeRoutinennichtfürjedesProgrammneuprogrammiertwerden.DasProgrammmusslediglicheineAnfrageandenzuständigenTeilseinerProgrammumgebungrichten.SobrauchteinProgrammbeispiels-weisekeineeigenenRoutinen,dieFensteroderSchaltflächenerzeugen.EsmussnurdieFunk-tionenerzeugen,diemitderSchaltflächeimFensteraufgerufenwerden.
ProgrammumgebungenDaMacOSXeinausunterschiedlichenWur-zelnzusammengewachsenesSystemist,existierenhierverschiedeneProgrammumge-bungennebeneinander.WelcheUmgebungeinProgrammbenutzthängtdavonab,welcheProgrammiertechnikderProgrammiererbe-vorzugt.FürdenAnwendermachtespraktischkeinenUnterschied,inwelcherProgrammum-gebungeinProgrammläuft.ErkanneinfachzwischendenProgrammenwechselnoder
AnihremAussehenlassensichdieProgrammumgebungennichtun-terscheiden.VonLinksnachRechts:SafariistCocoa,iTunesistCarbon.
DerFinderinLeopardisteinMixvonbeidenUmgebungen.
Hexley,einSchnabeltier,istdasMas-kottchenvonDarwin.
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42 Technik
Datenzwischenihnenaustauschen.DerFunk-tionsumfangvonCarbonundCocoaistaußer-demimmerinetwaaufdemgleichenStand.SeitMacOSX10.2könnenCocoa-ProgrammeauchCarbon-Interface-Elementeenthaltenbzw.Carbon-ProgrammeCocoa-Elemente.
Cocoa CocoaistdieausNeXTStepentstandenePro-grammumgebung.SieverwendetdieeigensmitNeXTStepzusammenentwickeltePro-grammierspracheObjective-C.Dieseisteine
DieProgrammumgebungenCocoaundCarbonbietendenProgrammenannä-hernddiegleichenMöglichkeiten.Siesindjedochunterschiedlichorganisiert.DieseAbbildungenstammenausdem»InterfaceBuilder«,einemProgramm,mitdemdieBenutzeroberflächenvonCarbon-undCocoa-Programmenzusammen-gestelltwerdenkönnen.EsistTeilderkostenlosenEntwicklersoftwareaufderDeveloper-Tools-CD.
verhältnismäßigeinfachzuprogrammierendeundsehrleistungsfähigeobjektorientierteProgrammiersprache,diejedochnichtsehrver-breitetist.AlternativkannaberauchJava,dasdanninXCodeinObjective-Cumgesetztwird,unddasneueObjectiveC++alsProgrammier-spracheverwendetwerden.
Carbon CarbonisteinefürdasMacOSXangepassteVersionderMac-OS-Programmumgebung.EingroßerTeilderAPIsentsprichtdenendes
3 206fPraxis, Daten
zwischen Programmen austauschen
![Page 23: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/23.jpg)
Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 43
klassischenMacOS.InMacOSXwerdendieseAPIsweiterentwickeltundeskommenvieleneuehinzu.FürdenProgrammiererbrachteCarbondenVorteil,dasserseinProjektaufvor-handenemCodeaufbauenkonnte.AußerdemkonnteerseineausdemMacOSvertrautenProgrammierwerkzeugebenutzen.UmCarbon-ProgrammefürIntelzuerzeugen,müssendieProjektejedochindieXCode-Entwicklungsum-gebungimportiertunddortweitergeführtwer-den.CarbonistdiegeeignetereUmgebungfürdiePortierungvonWindows-Programmen.Carbon-Programmekönnenaufunterschied-
licheWeiseprogrammiertwerden.ReineMac-OS-X-Carbon-ProgrammewerdendirektgegendenMach-Kernelverlinkt(Carbon-Mach-O).NurdieseProgrammekönnendieMöglich-keitenvonCarbonunterMacOSXvollnutzen.Carbon-Programme,diesowohlaufMac
OSXalsauchmitderSystemerweiterung»CarbonLib«aufMacOS8und9laufenkön-nensollen,werdengegeneineweitereZwi-
schenschicht,den»CodeFragmentManager«,verlinkt(Carbon-CFM).DerCodeFragmentMa-nageristeinessentiellerBestandteildesklas-sischenMac-OS-SystemsundistinMacOSXimPowerPC-TeildesCarbon-FrameworksfürdieKompatibilitätenthalten.DieseProgrammekönnennichtfürdenIntel-Prozessorangepasstwerden,dadasDesigndesCodeFragmentManagersstarkandieMöglichkeitendesPowerPC-Prozessorsangelehntwar.SiesinddeshalbnichtalsUniversal-Binaryerhältlich.SielaufenaufeinemMacmitIntel-ProzessornurunterRosetta.
JavaAlsweitereProgrammumgebungstehteineJava-VM(VirtuelleMaschine)zurVerfügung.JavawurdevonderFirmaSUNmitdemZielentwickelt,dassProgrammiererProgrammeschreibenkönnen,dieaufjederbeliebigenPlattformausgeführtwerdenkönnen.Solchein»100%pureJava«programmiertenProgramme
ApplesXCodeistseitdemWechselzurIntel-ArchitekturdieeinzigeEntwicklungsumge-bungzumErzeugenvonMac-OS-X-Pro-grammen.
44 3Rosetta
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44 Technik
laufenalsoohnejedeÄnderungauchunterWindowsoderLinux.SiewerdenimQuelltextgeliefertunderstbeiderProgrammausführungfürdenentsprechendenProzessorübersetzt.
QuickTimeFürMultimedia-InhaltebietetAppleseinbekanntesQuickTime.QuickTimekannmitunterschiedlichstenArtenvonMultimedia-Datenumgehen.DiesewerdendannineinemContainerandieProgrammeweitergegeben.DasProgrammselbstmussdafürnichtmitdenMultimedia-Formatenumgehen.DerQuick-Time-ContainerkannbeispielsweisemehrereparalleleVideo-undAudiospurenenthalten,dieinverschiedenenFormatenmitunter-schiedlichenCodecsdigitalisiertwurden.ImProgrammwirdlediglicheinVideoabgespielt.SokönnenProgramme,diedieDienstevon
QuickTimeinAnspruchnehmen,miteinerneuenVersionvonQuickTimeauchDateifor-mateverarbeiten,mitdenensievorhernichtumgehenkonnten.QuickTimegibtesaußerfürMacOSXauch
fürWindowsund–ineinerälterenVersion–fürdasklassischeMacOS.
BSD-KommandosDasBSD-SubsystemgreiftdirektaufdasKer-nel-Environmentzu.EsumgehtdamitdieCore-ServicesunddieGrafik-Layer.DieUNIX-ShellkannüberdasTerminal-Programmbedientwerden.AuchdieDaemons–unsichtbareHinter-
grundprozesse,dieDienstebereitstellen–laufeninderBSD-Umgebung.(DieNamendieserProzesseendenidR.miteinem»d«,z.B.ist»diskarbitrationd«einDaemon,derfürdasautomatischeAnmeldenvonexternenFest-plattensorgt.DasWort»Daemon«leitetsichnichtvommittelalterlichchristlichenDämonenabsondernvomAltgriechischenbzw.vondersokratischeninnerernStimme»Daimonion«.)
RosettaDadieIntel-ProzessorenmitanderenBefehlenarbeitenalsdiePowerPC-Prozessoren,könnendieseeigentlichkeinenProgrammcodeausfüh-ren,derfürPowerPCerstelltwurde.UmdiesesProblemzulösen,wurdeinMacOSXfürIntel-ProzessorenRosettaeingeführt.Rosettaüber-setztdafürdenPowerPC-CodedesProgrammsinx86-Befehle.DieserProzesspassiertunsicht-
3 255ffPraxis, Shell
DerausführbareCodedesProgramms»QTAmateur«istalsUniversalBinarygerade
mal112kBgroß.TrotzdemkanndasProgrammmitdenunter-schiedlichstenVideoformaten
umgehen.
7 27Befehlssätze
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Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 45
barimHintergrund,sodasssichProgramme,diemittelsRosettaausgeführtwerden,nichtandersverhaltenalsandereProgramme.DerBenutzermerktkeinenUnterschied.AllerdingswerdenProgrammeunterRo-
settaaufgrundderÜbersetzungmiteinergeringerenGeschwindigkeitausgeführtalsProgramme,diefürdenIntel-Prozessorerstelltwurden.BeimWechselvom68k-ProzessorzumPow-
erPCwaresdurchdieMöglichkeitendesPow-erPC-Prozessorsmöglich,nurTeileeinesPro-grammesaufdenneuenProzessoranzupassen.Dasistmitdemx86-Prozessornichtmöglich.HiermussderCodeeinesProzessesimmerimGanzenfüreineArchitekturvorliegen.DaherkönnenKernel-ExtensionsundProgramme,dieaufeineKernel-Extensionangewiesensind,Plug-InsundErweiterungenfürdieSystemein-stellungen(PreferencePanes),sowiebestimmteJava-AppletsnichtunterRosettaausgeführtwerden.AuchgibteseinpaarEinschränkungenda-
bei,welcheArtvonCodeüberRosettaausge-führtwerdenkann.G3-undG4-Programmcode
wirdausgeführt,nichtjedochProgrammcode,deraufdenG5-Prozessorangewiesenist.RosettaübersetztdenProgrammcodenach
BedarfinHäppchen.BeimStartdesProgrammswirdderdabeiverwendeteCodeübersetzt,optimiertundineinenCachegeschrieben.WennimLaufedesProgrammbetriebseinandererTeildesCodesgebrauchtwird,wirddieserzusätzlichübersetztundindenCachegeschrieben.
X11OptionalkanninMacOSXmitX11eineweitereProgrammumgebunginstalliertwerden.X11istdieStandard-GrafikumgebungfürUNIX-Pro-gramme.ApplesX11-ProgrammbildetdabeidieX11-GrafikeninAqua-Fensternab.
ClassicDieClassic-Programmumgebung,inderaufPowerPC-MacsProgrammefürdasklassischeMacOSunterMacOSXausgeführtwerdenkönnen,wirdvonMacOSXLeopardnichtmehrunterstützt.
DerEmulationsmoduszumAusfüh-renvonMac-OS-X-ProgrammenfürPowerPCaufIntel-ArchitekturwurdenachdemSteinvonRosettabenannt.AufdiesemSteinausdemJahre196vorChristusfindetsichderselbeTextingriechisch,demotischundägyp-tischeingemeißelt.DerSteinvonRo-settabrachtedenDurchbruchbeiderEntschlüsselungderägyptischenHi-eroglyphen.
259 3Praxis, X11
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46 Technik
Grafi kMacOSXverwendetfürdieDarstellungderObjekteaufdemBildschirmverschiedeneTech-nologien.JenachArtdesObjektsundvomPro-grammiererbevorzugterTechnologiekommensieparallelzumEinsatz.
Quartz QuartzbasiertaufdemvonAdobeent-wickeltenPostScript-Format»PDF«(PortableDocumentFormat),indemLayoutsunab-hängigvonderverwendetenComputer-plattform(oderdemDrucker)immergleichdargestelltwerden.InPDFwerdenObjekteanhandvonVektorenundmathematischen
Formelnbeschrieben.DadurchkönnenalleObjektebeliebigskaliertwerden.SiewerdeninjederGrößegleichscharfdargestellt.
QuickDrawZurDarstellungvonzweidimensionalenOb-jekteninälterenCarbon-ProgrammenbietetMacOSXeineerweiterteVersionvon Quick-Draw,demGrafiksystemdesklassischenMacOS.Dieseswirdaberseit10.4nichtmehrwei-terentwickelt.
Open GLZurDarstellungvondreidimensionalenOb-jektenverwendetMacOSX Open GL.OpenGL
UnterQuartzExtremewerdenalleObjektederBenutze-roberflächezuOpenGL-3D-Objekten.Diesewerdenvon
derGrafikkartemiteinanderarrangiert.
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Technisches zur Hardware der Macs 47
wurdevonSiliconGraphicsalsplattformunab-hängigeBibliothekzurDarstellungvon3D-ObjektenentwickeltundistmittlerweilederIndustrie-Standardfür3D-Darstellung.Moder-neGrafikkartenkönnenOpen-GL-ObjekteohneHilfedesHauptprozessorsberechnen.VieleSpieleund3D-ProgrammefürWindows
oderUNIXverwendenOpenGL.DieselassensichrelativeinfachaufMacOSXportieren,dadieRoutinenfürdieDarstellungder3D-Objektenichtverändertwerdenmüssen.ImUnterschiedzuWindowsundLinuxistOpenGLinMacOSXdirektindasSystemintegriertundwirdnichteinzigundalleinevondemSpielbzw.3D-Programmbenutzt(siehenächstenAbsatzzuQuartzExtreme).Daherkannesvorkommen,dass–obwohlMacOSXdiemo-dernsteOpenGL-Implementationüberhauptbesitzt–dieseSpieleaufdemMacwenigerschnelllaufenalsaufeinemvergleichbarenPC.
Quartz ExtremeAbMacOSX10.2dieGrafikmitQuartzEx-tremeaus.QuartzExtremeverwendetOpenGLzurGrafikausgabe.DieObjekte(z.B.Fenster)
werdenals3D-Objekte,dieInhaltederObjektealsTexturen(Oberflächen)derGrafikkartezu-geführt.SobaldjetzteinObjektbewegtwird,kanndieGrafikkartemitihremeigenenProzes-sordieObjekteneuanordnen,derHauptpro-zessorwirdvondieserRechenarbeitentlastet.QuartzExtremebenötigtATI-Radeon-oder
NVidia-Geforce-Grafikkartenmitmindestens16MBGrafikspeicher.EswirdbeiälterenGra-fikkarten–wiederATIRage128,dieinvielenPowerMacsverbautwurde–nichtaktiviert.ÄlterenGrafikkartenfehlenwichtigeFunk-tionenimGrafikprozessor,wiebestimmteTransparenzeffekteetc.EineinfachesBeispielsindunterschiedlichgroßeTexturen:DajedesFensterunterschiedlichgroßist,istauchderFensterinhaltunddamitdieTexturfürdasFensterunterschiedlichgroß.DieältereGra-fikkartekannjedochnichtmitunterschiedlichgroßenTexturenumgehen,alsobleibtQuartzExtremeabgeschaltetunddasnormaleQuartzwirdbenutzt.AuchderimIntel-Mac-miniundimMacBook
eingesetzteIntel-GrafikprozessorGMA950beherrschtnichtalleFunktionenmoderner
DiekleineBeispielapplikation»CoreImageFunHouse«indenDeveloperToolszeigtdieMög-lichkeitenvonCoreImage.
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48 Technik
Grafikhardware.ErsuggeriertjedochdemSy-stem,dasserdieFunktionenbeherrscheundgibteinenTeilderBerechnungendannwiederandenHauptprozessorab.InMacOSX10.5werden–wenneinegeeig-
neteGrafikkartemit64MBSpeicherodermehrvorhandenist–zusätzlichauchdieFensterin-halteaufderGrafikkarteberechnet(Quartz2DExtreme).
QuickTimeZurDarstellungvonMultimedia-InhaltenwieVideosetc.dientQuickTime.QuickTimearbeitetjedochnichteigenständig,sondernbrauchtinjedemFallzumDarstellenderMulti-media-InhalteeineHost-ApplicationinFormeinesAnwendungsprogrammsbzw.einesBrowsers.
CoreImage, CoreAudio, CoreVideo und CoreAnimationMitCoreImage,CoreAudioundCoreVideohatAppleFunktionenfürBildbearbeitungs-,Audio-undVideo-BearbeitungsprogrammeindasBetriebssystemintegriert.CoreAnimationermöglichtAnimationseffekteindergrafischenOberfläche.EntsprechendprogrammierteProgrammekönnen,statteigeneFilterzube-nutzen,dieindasBetriebssystemintegriertenUnitsverwenden.DasbesondereandenUnitsvonCoreImage,CoreVideoundCoreAnimati-onist,dassdieFilterfunktionendirektinderGrafikkarteausgeführtwerden.(Dasistjedochnurmöglich,wenndieGrafikkarteeinendafürgeeignetenGrafikprozessorbesitzt.)DamitwerdenAnwendungenvonFiltern,derBerech-nungselbstaufeinenG5einigeZeitbenötigt,inEchtzeitmöglich.GleichzeitigbleibtderPro-zessorfürandereAufgabenverfügbar.
Speicher- und ProzessverwaltungDerArbeitsspeichersowiesämtlicheinternenChipsundexternenGerätewerdenseitensderComputerhardwareüberSpeicheradressenangesprochen.DieZugriffeaufdieseSpeicher-adressenjedochmüssenvomBetriebssystemverwaltetwerden.DasBetriebssystemistaberauchfürdieVer-
waltungderverschiedenenlaufendenProzessezuständig.
SpeicherverwaltungDerMach-KernvonMacOSXbesitzteinedereffektivstenSpeicherverwaltungeninderge-samtenComputerwelt.ErteiltjedemProzesseinenvirtuellenSpeicherbereichzu,derjeweilsbiszu4GBgroßseinkann–beieinem64-bit-ProzessaufdemPowerPCG5sogarbiszu16Exabytesbzw.beimIntelCore2256Terabytes(beimx86istwegenderprozessorinternenSpeicherverwaltungderzeitnureinvirtueller48bit-Adressraum,ein65536stel,verfügbar).DervirtuelleSpeicherbereichwirdinkleineTeile(Pages)à4KBeingeteilt.DerMach-KernelverstehtdenArbeitsspeicherunddieAuslage-rungsdateienaufderFestplattealsCachefürdenvirtuellenSpeicher:NurdietatsächlichbenutztenPageswerdenindenphysikalischenArbeitsspeicherdesMacgeladen.SolltedieAnzahlderverwendetenPagesdieGrößedesphysikalischenArbeitsspeichersübersteigen,werdendieamseltenstenbenötigtenPagesaufdieFestplatteausgelagert–inMacOSXineine(odermehrere)Auslagerungsdatei,diesichineinemunsichtbarenOrdnerbefindet(/var/vm/swapfileX).UnterallengeladenenPageswerdenregelmäßigdiejenigenaussortiert,dienichtmehrbenötigtwerden(Garbage-Coll-ection).WennzweiidentischeObjekteimAr-beitsspeicherliegen(z.B.zweiInstanzeneinesProgrammsoderwenneinObjektkopiertwird)
3 316Praxis,
QuickTime Player
7 27Hardware,
Speicher
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Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 49
istessogarmöglich,dassdasnureinesderbei-denObjektekomplettimSpeicherliegtunddasandereObjektnuralsVerweis.DasProgrammarbeitetimmernurmitsei-
nemvirtuellenSpeicherbereich.EserhältkeineInformationendarüber,anwelcherStellesichseineObjektetatsächlichimSpeicherbefinden.DurchdiesesSystemwirdderArbeitsspeicherimmereffektivgenutzt.Programme,diebeson-dersvielArbeitsspeicherbenötigen,stellenkeinwirklichesProblemdar.
SpeicherschutzDadievirtuellenSpeicherbereichederverschie-denenProgrammestriktvoneinandergetrenntsind,kannkeinProgrammversehentlichindenBereicheinesanderenschreiben.Einab-stürzendesProgrammkannalsokeinanderesProgrammodergardasSystemmitindenAb-grundziehen.
MultitaskingDerMach-KerndesMacOSXverwaltetau-ßerdemauchdieProzessorzeit.Erteilthoch-herrschaftlichjedemProzesseinebestimmteZeitzu.IstdieseZeitabgelaufen,gehtdieProzessorzeitaneinenanderenProzessüber.
DieseFormderVerwaltungderProzessorzeitwirdalspräemptivesMultitaskingbezeichnet.(ImGegensatzdazustehtdaskooperativeMul-titasking–wieesbeispielsweiseimklassischenMacOSverwendetwurde–beidemderaktiveProzessvonsichausdenProzessorfreigebenmuss.)DurchdiesesMultitaskinglässtsichbeispiels-
weiseineinemProgrammweiterarbeiten,währendeinanderesgestartetwird.GenausogutkanneinabstürzendesProgrammbeendetwerden,obwohlesnichtmehrreagiert.
MultiprocessingAußerdemkönnenvomMach-KernelProzesseaufmehrereProzessorenverteiltwerden,ohnedassdasProgrammdafürspeziellprogram-miertwerdenmüsste.
Kommunikation zwischen ProgrammenDasdemMacOSXzugrundeliegendeSystemausMachundBSDbasiertaufMessaging.EslaufenvieleunterschiedlicheProzesse,dieallemitdemKernel,aberauchuntereinanderkom-munizieren.DieseEigenschaftkannvonAn-wendereinfachmitdenFunktionenderShellundmitShell-Scripts,aberauchaufwendiger
MitdemProgramm»BombApp«ausdenDeveloperToolsdererstenMac-OS-X-Ver-sionenkanndieEffektivitätdesSpeicher-
schutzesleichtüberprüftwerden.
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50 Technik
mitdenUNIX-Skriptsprachen–PHP,TCLundPerlsindschoninstalliert–genutztwerden.EinezusätzlicheMöglichkeitunterMacOSX
(unddemklassischenMacOS)stellendie»Apple Events«dar.MöchteeinMac-Pro-grammeineFunktioneinesanderenPro-grammsinAnspruchnehmen,verschicktesalsAnfrageeinAppleEvent.SobalddaszweiteProgrammdieseFunktionausgeführthat,ver-schickteseinAppleEventalsAntwort.SokannbeispielsweiseautomatischeinePPP-Verbin-dunggeöffnetwerden,wenneineAdresseineinemInternetbrowsereingegebenwird.Auch»AppleScript«steuertProgrammfunktionenüberAppleEvents.DasTerminalschafftmitdemAppleScript-
Befehl»doscript«eineVerbindungzwischenAppleEventsunddemUNIX-Messaging.
32-bit – 64-bitNachderEinführungdesG5-Prozessorsvoll-ziehtAppleeinenschrittweisenÜbergangvon32-bitnach64-bit.InPanther(MacOSX10.3)konntedasSystemmitden64-bit-Hardware-AdressendesPowerMacG5umge-hen.SeitTigerkönnenUNIX-ProzesseinderBSD-Umgebungim64-bit-Modusarbeiten.Ein64-bit-ProgrammmitBenutzeroberflächemussteaberauszweiTeilenbestehen–einem64-bit-Hintergrundprozessundeinem32-bit-ProgrammfürdiegrafischeOberfläche.UnterLeopardstehenauchdieFrameworksfürdie
grafischeProgrammumgebungCocoain64bitzurVerfügung,sodassauchgrafischeMac-OS-X-Programmeineiner64-bit-Versionerstelltwerdenkönnen.TrotzdemistauchLeopardkein64-bit-
System"vonGrundauf"(wieSteveJobsbe-hauptet).DerKernelistweiterhin32bit.DasistinsofernkeinProblem,daderKernel-ProzessrechtwenigSpeicherverbrauchtundinab-sehbarerZeitnichtmehrals4GBvirtuellenSpeicherzugeteiltbekommenmuss.BeimPo-werPCistdasauchvomDesignhersovorgese-hen–der32-bit-Kernelkannim64-bit-ModusdesProzessorsausgeführtwerden.Beimx86jedochistder32-bit-KompatibilitätsmodusausdrücklichnurfürBenutzerprozessegedacht,nichtfürKernel-Prozesse.ApplesetztsichhierüberVorgabenIntels(bzw.AMDs)hinweg.
Universal BinarysMacOSXbietetdieMöglichkeit,ProgrammefürPowerPCundfürx86zueinemeinzigenProgrammzusammenzufassen.BeieinemGroßteilderDateienimProgramm-BundlehandeltessichumDateienfürdiegrafischeBenutzeroberflächedesProgramms,wieFens-ter,Menüs,Symboleetc.DatendieserArtsindvonsichausplattformunabhängig.NurdieBinärdateiinContents/MacOSenthältplatt-formabhängigenCode.MitdenUniversal-Binaryskannaberauchdi-
eseDateiplattformunabhängiggestaltetwer-den.InderDateiistdannsowohlderCodefürdenIntel-ProzessoralsauchderfürdenPower-PC-Prozessorenthalten,bei64-bit-fähigenProgrammenjeweilsin32-und64-bit-Version.BeimKompilierendesProgrammswirdderCodehintereinanderindieDateigeschrieben.ImDatei-HeaderfindensichInformationen,fürwelcheArchitekturenCodevorhandenistundwoinderDateisichderjeweiligeCodefindet.
3 248ffPraxis,
AppleScript
7 31Prozessoren,
32-bit– 64-bit
3 57Programm-
Bundles
EinPro-grammin
derfalschenArchitektur
![Page 31: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/31.jpg)
Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 51
VoreinstellungenVoreinstellungenvonProgrammenwerdeninMacOSXfürjedenBenutzerseparatineinzelnenDateienimOrdner»Privat/Library/Preferences«angelegt.(DieVoreinstellungenderProgramme,dievorderAnmeldungderBe-nutzergestartetwerden,befindensichimOrd-ner»/Library/Preferences«.)BeimStartendesProgrammswerdendieVoreinstellungsdateiengelesenunddieentsprechendenVoreinstel-lungenvorgenommen.JedesProgrammkanneineodermehrereVoreinstellungsdateienan-legen.DiesekönnenSieinderRegelamNamenihremErzeugerzuordnen.Voreinstellungsdateienkönnendabei–wie
jedesandereObjekt–ausdemOrdnerheraus-bewegtoderindenPapierkorbgelegtundge-löschtwerden.DasentsprechendeProgrammkanndanndieVoreinstellungennichtlesenundlegteineneueVoreinstellungsdateimitdenimProgrammgespeichertenStandard-Vor-einstellungenan.
InderprivatenallgemeinenVoreinstel-lungsdatei».globalpreferences.plist«werdenu.a.dieSpracheinstellungengespeichert.Der»PropertyListEditor«ausdenDeveloperToolsstelltden
Inhaltübersichtlichdar.ImunterenTeilsehenSiedenoriginalenXML-Text.
VoreinstellungenvonMac-OS-X-Program-menwerdenalsTextdateieninXMLverfasst.SieerhaltendenNamendesProgrammpakets(z.B.»com.applecalculator.plist«fürden»Rech-ner«).Siekönnenz.B.im»PropertyListEditor«ausdenDeveloperToolsbearbeitetwerden.MitdemBefehl»plutil-lint«könnensieinderShellaufSyntaxfehlerhinüberprüftwerden.AbMacOSXTigerwerdendieDateienbeimZugriffdurchdasSystemkomprimiert.VoreinstellungenkönnenauchdurchKo-
pierenderVoreinstellungsdateiindenPrefe-rences-OrdnereinesanderenBenutzersodergareinesanderenMacübertragenwerden.(Carbon-Programme,dieauchunterdemklas-sischenMacOSlaufen,verwendendasselbeFormatwieimklassischenMacOS.SokönnenSieauchVoreinstellungenvonProgrammen,diesieschonunterdemklassischenMacOSverwendethaben,inMacOSXübernehmen.)VoreinstellungenvonUNIX-Programmen
werdeninConfig-Dateien,reinenASCII-Text-dateien,gespeichert.
284 3Praxis, Vor ein stel -lungs da tei defekt
256 3Praxis, Konfi gdateien
![Page 32: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/32.jpg)
52 Technik
Massenspeicherverwaltung
BeiFestplatten,CDsundDVD,USB-Sticksetc.sprichtmanvonMassenspeichern.Diesewer-denzumeinenvomBenutzerverwaltet,derDateienanlegtunddieseinOrdnerlegt.ZumanderenabermussauchdasBetriebssystemdieMassenspeicherverwalten,umaufdieDatenzugreifenzukönnen,wennsieaufdenBildschirmgebrachtodervomProzessorverar-beitetwerdensollen.
PartitionsschemataAmAnfangeinesjedenDatenmediumsfindetsicheinEintragüberdieaufdemMediumvorhandenenVolumes–diesogenannteParti-tionstabelle.Dabeiverwendendieunterschied-lichenRechnerarchitekturenunterschiedlicheFormate.DerMacmitPowerPCverwendetdieApple-Partitionstabelle(ApplePartitionMap,APM),dernormalePCmitBIOSdieMBR-Parti-tionstabelle(MasterBootRecord)undderMacmitIntel-ArchitekturdieGUID-Partitionstabelle(GPT),dieinIntelsEFI-Standardvorgegebenist.MBRundGPTkönnenzusammenaufeinemMediumexistieren.AlleMacsmitMacOSXseit10.4.4könnenmitdemApple-,demGUID-unddemMBR-Partitionsschemaumgehen.MacsmitälterenSystemenaberevtl.nurmitdemApple-unddemMBR-Partitionsschema.DasApple-PartitionsschemaistinkompatibelmitDOS-formatiertenVolumes.DOS-forma-tierteVolumessindnuraufFestplattenmitdemMBR-oderdemGUID-Partitionsschemamöglich.DamitjedocheinVolumeaufdemMediumindemjeweiligenMacstartfähigseinkann–zudemZeitpunkt,andembeimSystem-startdasersteMalaufdieFestplattezugegrif-fenwerdenmuss,läuftMacOSXnochnicht–mussfürdenPowerPC-MacdasApple-Parti-
tionsschemaundfürdenMacmitIntel-Archi-tekturdasGUID-Partitionsschemaverwendetwerden.EntgegenApplesoffiziellerAussagestarteteinMacmitIntel-ArchitekturaberauchvonmitdemApple-Partitionsschemapartitio-niertenMedien,wiederMacOSXDVD–odereinerFirewire-Festplatte,aufdiemiteinemPowerPC-MacMacOSXinstalliertwurde.
Das DateisystemZumVerwaltenderDatenaufderFestplatteundandererSpeichermedienbenötigtjedesBetriebssystemeinDateisystem.DiesesDat-eisystemistnichtzuverwechselnmitdemDateisystem,welchesderBenutzerz.B.überdenFinderzusehenbekommt.EsbietetjedochmitseinerStrukturdieGrundlagefürdieHier-archiendesFinders.WiejedesBetriebssystembenutztMacOSX
eineigenes,anseineBedürfnisseundFähig-keitenangepasstesDateisystem.DasDateisys-temvonMacOSXträgtdenNamen»HFS+«(HierarchicalFileSystem).HFS+organisiertdieDatenaufderFestplatteübersogenannteB*-Bäume(balancierterBaum),diebesondersschnellesAuffindenderEinträgeermöglichen.JedesObjekt,egalobOrdneroderDatei,besitzteineID-Nummer(CatalogNodeID,CNID).WiebeieinerSeriennummererhältjedesneueOb-jekteineneueID.IDsvongelöschtenObjektenwerdennichtmehrvergeben(esseidenn,diegrößtemöglicheZahlfürdieID-Nummerwur-deüberschritten),eineneueNummerierungwirderstbegonnen,wenndasVolumeinitiali-siertwird.ZugriffeaufDateienundOrdnerer-folgenanhandderID-Nummer–nichtanhanddesDateinamens.ImKnoten(dieEinträgeimB-Baum)istzujedemObjektalszusätzliche
3 265Praxis, Parti-tionsschema
3 264Praxis, Spei-chermedien formatieren
3 263Praxis,
Dateisysteme
![Page 33: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/33.jpg)
Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 53
InformationdieIDdesOrdnersgespeichert,indemessichbefindet.SokannderFinderdiegesamteHierarchiezurückverfolgen,indersicheinObjektbefindet.FürdenZugriffaufdieindenDateiengespeichertenDaten,istimBlatt-knotendiePositionderDatenaufdemDaten-mediumgespeichert.AuchUNIX-DateisystemeverwendenDatei-
nummern(hieriNode-Nummern)fürdieVer-waltungderDateien,benutzendabeijedocheinfache,überdieFestplatteverteilteTabellen.NurdasMS-DOS-Dateisystem FATverwaltetdieDateienanhandihrerNamenundPfade,ineinereinzigengroßenTabelle.
Blöcke und ZuteilungsblöckeFestplattenwerdenmittelsmagnetischerLini-eninBlöckeeingeteilt,diejeweils512BytesDa-tenenthaltenkönnen.DaaberzuvieleBlöckedieArbeitdesDateisystemsverlangsamenundaucheinerFragmentierungvorgebeugtwerdenmuss,fasstdasDateisystemalsKompromisszwischenPlatzundGeschwindigkeitmehrereBlöckeaufderFestplattezuZuteilungsblöckenzusammen(auchClustergenannt).BeiFest-platten,welcheinHFS+formatiertsind,z.B.ist
dieBlockgröße4kB,beieinerunterMacOSXgebranntenDaten-CD2kB.ImungünstigstenFallebelegtdamiteine1BytegroßeDatei4kBaufderFestplatte.HFS+benutztfürdieAdres-sierungderZuteilungsblöckeeine32bitlangeZahl.Eskannalsobiszu4.294.967.296Blöckeadressieren.BeimMS-DOS-DateisystemFAT32sind4KBdiekleinsteClustergröße,fürVolu-meskleiner,als8GB.BeigrößerenVolumessinddieCluster8,16oderbiszu32kBgroß.
HFS+DasHFS+-DateisystembestehtausmehrerenB*-Baum-Dateien.Imgrößten,demKatalog(CatalogFile),wirdderAufenthaltsortjedereinzelnenDateiaufderFestplatteeingetra-gen.IneinerweiterenDatei(ExtentsOverflowFile,ineinerälterenVersiondesFestplatten-Dienstprogrammsaufdeutsch»ZusatzdateifürDateiaufbau«genannt)wirdfürfragmentierteDateien–Dateien,dienichtalseinzusam-menhängendesStückaufderFestplatteliegen–verzeichnet,anwelcherStellesichweitereTeiledieserDateibefinden.HinzukommtnocheineB-Baum-Datei,indererweiterteAttribute,verzeichnetwerdenkönnen.
EineFestplatteistdurchmagnetischeLinieninkleineBlöcke
aufgeteilt.
![Page 34: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/34.jpg)
54 Technik
AmAnfangdesVolumesstehtderHeader–dieVolume-Informationen.IndiesemBereichwirddasVolumealsMac-Volumeidentifiziert,sindderNamedesVolumesundverschiedeneandereInformationenabgelegt,z.B.dieGrößeundPositionderDateisystems-Dateien,dieNummer,diedasnächsteObjektbekommt,unddieObjektnummerdesaktivenSystem-ordners(des»blessedFolders«).
HFSXMitPantherneuhinzugekommenistHFSX,dasgegenüberHFS+weitereMöglichkeitenbietet.ImplementiertistzurzeitabernurdieMöglich-keit,dasDateisystemCase-sensitiveanzulegen,d.h.eingleicherkleinerundgroßerBuchstabewerdenunterschiedlichbehandelt.
JournalSeitMacOSX10.2.2kannfürHFS+-VolumesaucheinJournalaktiviertwerden.WenndasJournalaktiviertist,werdendieletztenÄnde-rungenamDateisystemnocheinmalzusätzlichineineDatei(dasJournal)geschrieben.BeieinemeventuellenAbsturzkannderzuletzt
geänderteTeildesDateisystemsanhandderDatenimJournalüberprüftundrepariertwer-den.EinDurchlaufvonfsck,derdasgesamteDateisystemüberprüft,istsonichtnötig.
Adaptive Hot Files ClusteringMitPantherwurdefürHFS+-VolumeseinSystemeingeführt,dasdieZugriffszeitenaufDateienaufderFestplatteoptimiert.AufFest-plattenbefindensichtausendeDateien,kleineundgroße.Abernuraufwenige,meistkleineDateienwirdganzbesondershäufigzugegrif-fen.AußerdemwirdsehrhäufigaufdasDatei-systemzugegriffen.WennalsodieDateien,aufdiebesonders
häufigzugegriffenwird,naheamDateisystemliegen,erspartdasdemSchreib-LesekopfvieleWege.DamitwerdendieZugriffebeschleunigt.MacOSXführtdaherineinereigenenDaten-bank(/.hotfiles.btree)BuchüberdieZugriffeundverschiebtDateien,aufdieganzbesondershäufigzugegriffenwird(die»heißesten«Da-teien),ineinenBereichdirekthinterdemDatei-system.UmgekehrtwerdenaberauchDateien,aufdienichtmehrsohäufigzugegriffenwird,
SchematischeDarstellungeinerFestplattemiteinemeinzelnenHFS+-Volume.
PartitionstabelleVolumeInformationVolumeBitmapOverflowB-BaumKatalogB-BaumAttributeB-BaumJournalHotFilesDatenbereich
MetadataZone
HFS+-Volume
3 274Praxis,
Journal Aktivieren
3 55Case-
sensitivity
![Page 35: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/35.jpg)
Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 55
wiederindennormalenBereichderFestplatteverschoben.DieseFunktionnenntsich»adap-tivehotfilesclustering«.
Metadata ZoneBeimInitialisiereneinesVolumesreserviertMacOSXamAnfangdesVolumesdenPlatz,derfürdasDateisystem,dasJournalunddieHot-Filesbenötigtwird.DieserBereichwird»MetadataZone«genannt.
Datei-FragmentierungHFS+verhindertdieFragmentierungvonDa-teienschonvonvorneherein.DasVolumeBit-map–einAbbilddesVolumes,indembelegteundunbelegteBlöckeanhandder»Farbe«(schwarzbzw.weiß)erkanntwerdenkönnen–ermöglichtesdemDateisystem,einenBereichaufderFestplattezufinden,dergroßgenugfüreinezuschreibendeDateiist.AußerdemverwendetHFS+sogenannteExtents.FüreinespätereErweiterungwirdbeimSchreibenei-nerDateieingrößererBereichreserviert,alseigentlichnötig.SolltendieseMaßnahmennichtreichen,greiftdieOn-the-fly-Defragmen-tierung.BeimZugriffaufDateienbiszueinerbestimmtenGrößeüberprüftMacOSX,zuwelchemGraddiesefragmentiertist.Wirdda-beieinbestimmterWertübertroffen,wirddieDateiautomatischdefragmentiert,indemsiekomplettaneinenfreienPlatzaufderFestplat-teverschobenwird.
Andere DateisystemeNebenHFS+kannMacOSXmiteinigenwei-terenDateisystemenwiedemälterenMac-Dat-eisystemHFS,demUNIX-DateisystemUFS,denWindows-DateisystemenFATundNTFS(NTFSnurlesend),sowieUDF(UniversalDiskFormat)fürDVDs,ISO9660/JolietaufWindows-CD-ROMsusw.umgehen.
SieallebesitzenunterschiedlicheEigen-schaftenbesitzen.DamitwederdieProgrammenochdieAnwenderdieBesonderheitenderun-terschiedlichenDateisystemeberücksichtigenmüssen,legtMacOSXüberalleverwendetenDateisystemeeinvirtuellesDateisystemundkonvertiertdieDateinamenundDatenstruk-turenfürdastatsächlichverwendeteDateisy-stemimHintergrund.IndasvirtuelleDateisy-stemwerdenauchdieNetzwerk-Dateisystemeeingebunden,dievondenNetzwerkprotokollenderFile-Servererzeugtwerden.BeiAudio-CDsgeneriertMacOSXsogarein
Dateisystem,obwohlaufderAudio-CDgarkei-nesvorhandenist(eineAudio-CDenthältnureinendurchgehendenDatenstrom).Dafürbe-nutztesdieTrack-InformationenimTOC(TableofContents).
Case-sensitivityHFS+ist»CaseinsensitivebutCaserespec-ting«.DasDateisystemspeichertzwardiegroßenundkleinenBuchstaben,verwendetbeimSuchenabereinenAlgorithmus,dersiebehandelt,alswärensiegleich.UNIX-Dateisystemejedochsind»Casesensi-
tive«,sieunterscheidenzwischengroßenundkleinenBuchstaben.Bei»Text.txt«und»text.txt«handeltessichdortalsoumzweiverschie-deneDateien.MitHFSXgibtesdieMöglichkeiteinCasesensitivesMac-Dateisystemanzule-gen.
Daten und Ressourcen, benannte ZweigeEineklassischeMac-DateiistinderRegelinzwei»Zweige«(Forks)unterteilt:indenDaten-zweigunddenRessourcenzweig.SeitLeopardverwendetMacOSXauchdie»NamedForks«(benannteZweige),welchebereitsbeimEnt-wurfvonHFS+vorgesehenwaren.
275 3Praxis, Defragmen-tierung
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56 Technik
DerDatenzweigenthältreineTextinforma-tionenoderBinärdaten,wiedieDateienvonanderenBetriebssystemenauch.DerRessourcenzweigisteineBesonderheit
desMacOSunddesMac-DateisystemsHFS.RessourcenenthaltenbeispielsweiseDatei-informationen,SymboleoderVorschaubilder.DieRessourcenwerdenineinerArtDatenbankverwaltet,sieentsprecheneinervorgegebenenStruktur.SiekönnendaherauchvonanderenProgrammengelesenwerden.BeiklassischenMac-Programmenkamen
nochMenüeinträge,DialogfensterundderenInhaltusw.hinzu.AucheinigeProgramme,dieunterMacOSundunterMacOSXlaufen(Car-bonCFM)machenweiterhinGebrauchvomRessourcenzweig.ReineMac-OS-X-ProgrammejedochverwendendenRessourcenzweignicht.InNamedForkswerdenerweiterteDatei-
eigenschaftengespeichert.SiesindnachdemumgekehrtenDNS-Schemabenannt.(z.B.com.apple.TextEncodingfürdieText-KodierungineinerTextdatei,sieheBildSeite60).Auchdie
ResourcenundklassischenMac-Attributewer-deninLeopardinbenannteZweigeumgesetzt.
BundlesEinBundleisteigentlichnureinOrdner,derjedochimFinderalsDateierscheint.EinOrdnerwirddadurchzueinemBundle,dassseinemNameneinSuffix(z.B.».app«beieinemPro-gramm)hinzugefügtwird.InnerhalbdesOrd-nerswerdendieDatennacheinerbestimmtenStrukturabgelegt.DieseStrukturwirdinanderenBetriebssystemen(Windows,Linux,MacOS8)sichtbar,unterMacOSXsiehtderAnwenderjedochnureinProgramm,daserperDoppelklickstartenkann.MitdemKontext-menü-Befehl»Paketinhaltanzeigen«könnenSiesichdenPaketinhaltalsOrdneranzeigenlassen.NebendenProgramm-Bundlesgibtesin
MacOSXnochweitereTypenvonBundles:Kernel-ExtensionsundFrameworks,sowiever-schiedensteandereBundle-Typen.Sopacktbei-spielsweiseTextEditRTF-DateienmitBildern
VorschaubilderundSymbolewerdeninRessourcengespeichert.Mitdemkos-tenlosenRessourcen-Editor»Rezilla«könnenRessourcengeöffnetwerden.
3 58Objekt-
attribute
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Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 57
inein.rtfd-Bundle,undauchdieDateienderApple-Textverarbeitung»Pages«sindBundles.SolcheBundleswerdenerstalsBundleerkannt,wenndasentsprechendeProgrammaufdemMacvorhandenist.Sonstwerdensiealsnor-maleOrdnerangezeigt.
ProgrammbundlesBeiMac-OS-X-ProgrammenwerdendieDatenundRessourcendesProgrammsineinzelnenDateienindenUnterordner»Contents«des.app-Bundlesgepackt.ImOrdner»MacOS«befindetsichderDatenteil,imOrdner»Resour-ces«sindineinzelnenDateiendieverschie-denenRessourcen.DasProgramm-SymbolunddieDatei-Symbolebeispielsweisewerdenin.icns-Dateiengespeichert.SprachspezifischeRessourcenderunterschiedlichenSprachver-sionenwerdeninden.lproj-Ordnerderjewei-ligenSprachegepackt.HinzukommennochDateienmitInformationenzumInhaltdesBundlesundzudenDokumententypen(Info.plist),derType-undCreator-Kennung(PkgInfo)
undderVersionsinformation(Version.plist).AlleDateiendesBundlesbefindensichimDa-tenzweig.Carbon-undCocoa-Programmeunterschei-
densichkaum.Carbon-ProgrammeverwendenzumTeildiein.rsrc-DateiengespeicherteRessourcen-StrukturdesMacOS.DievomIn-terface-BuildererzeugtenRessourcen(Menüs,Fensteretc.)derCocoa-ProgrammeaberauchneuerCarbon-Programmesindin.nib-Dateiengespeichert.Bilderu.Ä.werdenalseinzelneDateiengespeichert.
ErweiterungenInMacOSXwerdenTreiberfürKomponentendesMainboardsundfürPCI-Kartenoderbe-stimmteProtokolleinFormvonErweiterungen(Kernel-Extensions,KEXT)demSystemkernhinzugefügt.DieErweiterungenbefindensichimOrdner»/System/Library/Extensions«.EineErweiterungbestehtausmehrerenDateienineinem.kext-Bundle–demTreiber,derInfodateiunddenRessourcen.
DieProgramm-BundlesdesCocoa-ProgrammsTextEditunddesCarbon-ProgrammsiTunes.
DasSymboleinerKernel-Extension
Dasall-gemeineProgramm-symbol
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58 Technik
3 60Type/Creator
FrameworksRoutinen,dievonmehrerenProgrammenbenutztwerdenkönnen,werdennichtindenProgrammcodeintegriert,sonderninFormvonBibliothekenalseigeneDateigespeichertunddynamischmitdemProgrammcodeverlinkt.(ImklassischenMacOSheißensieLibrariesoderSharedLibraries,unterWindowssindesdieDLLs.)ImMacOSXwerdenBibliothekenalsFra-
meworksorganisiert.WieinanderenBundlesbefindensichauchhierdieDatenunddieRessourceningetrenntenDateienineinemgemeinsamenOrdner(.framework).IneinemFramework-BundlekönnensichmehrereVersioneneinerBibliothekbefinden,sodassProblememitderKompatibilitätverschiedenerProgrammeundunterschiedlicherVersionen(wiesiez.B.unterWindowsnichtunüblichsind)ausgeschlossenwerden.DieaktuelleVersionwirddabeibesondersmarkiert.Frame-workswerdenimOrdner»/System/Library/Frameworks«gespeichert.
ObjektattributeDerMacgibtjedemObjekteinenInfostringmiteinerReihevonInformationenmit.Diebe-kanntestensindnatürlichderObjektname,dasErstellungsdatum,dasÄnderungsdatumunddieGröße.BeiUNIX-SystemenkommendazudieDateirechte.ImMac-DateisystemHFS+enthaltenObjektezusätzlichzudiesenInfor-mationennochdie»FinderFlags«,einigeBits,dieweitereInformationenwiez.B.SichtbarkeitoderEtikettkodieren.AuchdieBenutzerrechtesindalsObjektattributeimDateisystemange-legt.AlledieseInformationenwerdenimMac-DateisystemHFS+indenKnotendesDateisys-temsgespeichert.AuchderDateitypkannbeimMacalsInfor-
mationimDateisystemgespeichertwerden.ErwirdmitderType-undderCreator-Kennungkodiert.
ObjektnamenJedesObjektimMacOSXträgteinenNamen.DiedafürverwendetenObjektnamendürfenbiszu255Zeichenlangsein.JedesZeichendarfverwendetwerden–miteinerAusnahme:dem
FrameworkskönneninverschiedenenVersionenzusammengefasstwerden.DieAliaseaufderoberstenEbenever-weisenaufdieentsprechendenOrd-nerderaktuellenVersion,derAlias»Current«verweistaufdenOrdner
»A«,denndiesistdieaktuelleVersion.
3 154fPraxis,
Etiketten
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Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 59
Doppelpunkt.ErwirdzurTrennungderPfad-namenbenutzt.DerFindererzeugttrotzdembeidemVer-
such,einenDoppelpunkteinzugeben,keineFehlermeldung–erersetztihneinfachdurcheinenStrich.DerDoppelpunktwirdsogardannautomatischdurcheinenStrichersetzt,wenneinName,dereinenDoppelpunktenthält,durch»KopierenundEinsetzen«vergebenwird.AuchindenSichern-DialogenlässtsichderDoppelpunktnichteintippen.Dateiendürfenbeliebigbenanntwerden.
Dateityp-Suffixe,wieWindowssiebenutzt,brauchtderMacnichtunbedingt.DieseFunk-tionenkönneninMacOSXdieType-undCrea-tor-Kennungenübernehmen.TrotzdemsolltenSieSuffixeanhängen,damitbeispielsweisebeiderÜbertragungüberdasInternetnochzuer-kennenist,welcherArtdieDateiist.
OrdnerlokalisierungenImFinderundindenÖffnen-undSichern-DialogenderProgrammewerdendievomSystemangelegtenOrdnerlokalisiertange-zeigt.DasgeschiehtmithilfederVorgabeninderDatei»SystemFolderLocalizations.strings«fürdieausgewählteSprache(aufdeutschin
»/System/Library/CoreServices/SystemFolder-Localizations/de.lproj«).MiteinerunsichtbarenHinweis-Datei».localized«,dieindemzulokalisierendenOrdnerliegt,wirddasSystemangewiesen,denNamendiesesOrdnerslokali-siertanzuzeigen.ProgrammewerdenanhanddesNamensinderDatei»Infoplist.strings«desSprachpaketslokalisiert.
Volumenamen BeimMactragennebenDateienauchalleVo-lumeseinenNamen.LogischeLaufwerkewie»C:«beiWindowsgibtesnicht.Volumes,diekeinenNamenhaben,erhaltendenNamen»OhneTitel«.DerNameeinesHFS-Volumesdarfhöchstens63Zeichenlangsein.Theore-tischkönnenalleVolumesdenselbenNamenhaben,wasaberausGründenderÜbersicht-lichkeitnichtempfehlenswertist.
DateirechteAuchdieDateirechtesindObjektattributedesDateisystems.DieUNIX-DateirechtewerdenimKataloggespeichert.MitdiesenkönnendemEi-gentümer,einerGruppeundjedermannRechtefürDateienundOrdnerzugeteiltwerden.DanebenisteineverfeinerteZugriffsteuerung
DerAufbaueinerKernel-Extension
212ff 3Praxis, Da ten -aus tausch mit dem Windows-PC
129 3Praxis, Dateirechte bestimmen
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60 Technik
überACLs(AccessControlLists–Zugangskon-trolllisten)möglich.HierkönneninFormeinerListeRechtefürweitereBenutzerundGruppendefiniertwerden.DieDateisystemeFATundHFSkennenkeine
Dateirechte.
Type und CreatorAufeinemComputerwerdenverschiedensteDateitypenverwendet.ZwarbestehenalleDateienausFolgenvonEinsenundNullen;Systemdateien,ProgrammeoderDokumenteverhaltensichjedochganzunterschiedlich.EswirdalsoeineMethodebenötigt,mitder
sichdieeinzelnenDateitypenaufAnhiebun-terscheidenlassen.DereinfachsteWegist,ei-nenTeildesDateinamenszuverwenden.DieseMethodewirdbeispielsweiseunterWindowsinFormeinesdreiZeichenlangenSuffixesverwendet(Dateiname.xxx).Windows-DateienbrauchenunbedingtdiesesSuffix,damitdasSystemsieeinemProgrammzuordnenkann.DieseLösungistunflexibel,dasievoraus-
setzt,dassimmernureinProgrammeinenDa-teityperzeugenkann.AußerdemkannderAn-wenderdenDateitypversehentlichverändernundsodieDateiunbrauchbarmachen.DerMacgehthiereinenanderenWeg.
ImDateisystemsindimInfostringderDateizweivoneinanderunabhängigeKennungenverzeichnet.(ImMac-OS-X-Programm-BundlebefindensichdieKennungeninderDatei
»PkgInfo«)DieType-KennungkodiertdenDateityp,dieCreator-KennungdasProgramm,dasdieseDateierzeugthat.DadurchkönnenDokumentegleichenTypseindeutigeinemEr-zeugerprogrammzugeordnetwerden.EinPhotoshop-EPSundeinFreeHand-EPS
könnenbeispielsweisebeidegleichzeitigperDoppelklickmitdemjeweiligenProgrammge-öffnetwerden.DieType-unddieCreator-Kennungbestehen
jeweilsausvierBuchstaben.AlleZeichenkönnenverwendetwerdenk,großeundkleineBuchstabenwerdenunterschiedlichbehandelt.HiereinigeBeispielefürType-undCreator-Ken-nungen:1 Type-Kennungen:EineTextdateibekommtdieKennung»TEXT«,einPict-Bild»PICT«odereinProgramm»APPL«(fürApplicationProgram).
1 Creator-Kennungen:»ttxt«stehtfürdasErzeugerprogramm»TextEdit«(»ttxt«stehteigentlichfür»TeachText«,späterbekanntals»SimpleText«),»GKON«fürden»Graphic-Converter«oder»8BIM«für»Photoshop«.
AnhanddieserbeidenAngabenkannderFin-derBeziehungenzwischenProgrammenundDokumentenherstellenundinderListendar-stellungoderinderInfoboxeineAngabeüberdieObjektartmachen.SoisteineDateimitType»PICT«undCreator»ttxt«einSimpleText-Bild,abermitCreator»GKON«einGraphicCon-verter-PICT-Bild.
InderShellwerdendie»NamedForks«unddie»Ac-cessControllLists«von»ls«mitdenOptionen»@«bzw.
»e«angezeigt.(HiersehenSiedieAusgabe
desBefehls»ls-l@e«.)
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Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 61
AlleProgrammebekommendieType-Ken-nung»APPL«undihreCreator-Kennung.InMacOSXwirddieseKennungjedochnichtmehrkonsequenteingesetzt,einigePro-grammevergebenkeineType-Creator-Ken-nungenmehr.AußerdembesitzenDateien,dievonanderenPlattformenkommen,dieseCodesnicht.MacOSXbesitztdeshalbdieFähigkeit,DateitypenanhandihresSuffixesoderihresTy-peszuzuordnen,aberauchanhandeinerKom-binationvonTypebzw.SuffixmitdemCreator.
LaunchServicesMacOSXführtüberdieVerbindungenzwi-schenDokumentenundProgrammenBuch.Dafürbautesüberdie»LaunchServices«eineDatenbankauf,indersichInformationendar-überbefinden,welchesProgrammwelchenDateitypöffnenkannundwelcheSymboledieProgrammeundihreDokumentebekommen.JedesMac-OS-X-Programmenthältinsei-
nemBundleeineDatei–»Info.plist«(Infor-mationsPropertyList)–inderverzeichnetist,welcheArtvonDokumentenesöffnenkann.BewegtderAnwenderjetzteinDokumentmiteinergeeignetenType-KennungoderDateina-menserweiterungaufeinProgrammsymbol,aktiviertderFinderdasProgrammsymbol.SobaldderAnwendernundasDokumen-tensymbolüberdemProgrammsymbollos-lässt,öffnetdasProgrammdasDokument.IstderTypdesDokumentsnichtverzeichnet,wirddasProgrammsymbolauchnichtaktiviert.InderDatei»Info.plist«kannderFinder
außerdemerkennen,welcheSymboledenDateienzugewiesenwerdensollen,dievondie-semProgrammerzeugtwurden,undwiedieserDateitypbenanntwerdensoll.DerMac-OS-X-FinderspeichertdieseInformationenfürjedenBenutzereinzeln.DafürliesterzuerstnurdieStandard-OrdnerfürProgrammeaus.Weitere
InformationenwerdenindenverschiedenenOrdnernerstausgelesen,wennderAnwenderineinenneuenOrdnernavigiert.
Uniform Type IdentifiersSeitMacOSX10.4werdenvondenLaunch-servicesverschiedeneSuffixeundTypes–aberauchdieMIME-Typen,dieimInternetverwen-detwerden–diegleicheDateitypenkodieren,nacheinemausgeklügeltenSystemgegeneinen»UniformTypeIdentifier«(UTI)aufgelöst(z.B.dieSuffixe».txt«und».text«zu»public.plain-text«oderdasSuffix».pdf«undderType»PDF«zum»com.adobe.pdf«).
Ressourcen und Objektattribute in flachen DateisystemenDasHFS+-DateisystembietetdemMacmitdemRessourcenzweigunddenObjektattribu-tenbzw.denbenanntenZweigenBesonder-heiten,dieandereDateisystemenichtkennen.DahermussMacOSXzueinemTrickgreifen,umdieDaten,diedortgespeichertsindauchaufanderenDateisystemenzuerhalten:DasAppleDouble-Format.WirddieDateiaufeinflachesDateisystem
ohneZweigekopiert,wirdunterMacOSXzu-sätzlichzurDatei,diedenDatenzweigenthält,einezweiteDateimitgleichemNamen,abermitdemPräfix»._«angelegt.Indiese._-DateiwerdendieRessourcenundAttribute,dieimDateisystemHFS+indenZweigengespeichertsind,transferiert.
Ressourcen und Objektattribute und andere BetriebssystemeWirddasKopierenoderdieÜbertragungeinerMac-DateimitverschiedenenZweigennichtvonMacOSXausinitiiert,ergibtsicheinProblem:AndereBetriebssysteme(Windows,UNIX)undnormaleÜbertragungsprotokolle
212ff 3Praxis, Daten-austausch mit dem Windows-PC
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62 Technik
3 140ffPraxis,
Spotlight, Dateien
fi nden
erkennendieVerbindungzwischendemDa-tenzweigunddenanderenZweigeneinerMac-Dateinicht.InderRegelwirdnurderDatenteilkopiert,derRessourcenteilunddieAttributeabergehenganzverloren.WennDateienüberdasInternetverschickt
werdensollen–dasjanurzueinemkleinenTeilausMacsbestehtundzumgrößtenTeilaus»normalen«UNIX-Rechnern–,musseineVerbindungzwischendenZweigengeschaffenwerden.DafürwerdenMac-DateienvordemVerschickenkodiert.SiewerdensozureinenText-bzw.Binärdaten,diespäterwiederzuMac-Dateiendekodiertwerdenkönnen.
SpotlightNebendenObjektattributenimHFS+-Datei-systemgibtesinnerhalbvielerDateienweitereMetadaten.DiesestellenInformationenübereigentlichenDateninderDateibereit–z.B.dieEXIF-DateninBilddateien,ID3-TagsinMP3-MusikdateienaberauchCopyright-Infor-mationen.DieseDatenwerdenvonSpotlight
zusammenmitdenObjektattributenineinerDatenbankgesammelt.IneinerweiterenDateiwirdeinIndexderTextinhaltevonTextdateienangelegt.DieseDatenstehendamitallenSpotlight-fähigenProgrammenzurVerfügung.SelbstinderKommandozeilekannüberdieBe-fehle»mdls«und»mdfind«aufSpotlightzuge-griffenwerden.MitdenBefehlen»mdimport«und»mdutil«kannSpotlightzumerneutenIndizierenveranlasstwerden–komplettodernurmiteinembestimmtenImportfilter–sowieein-undausgeschaltetwerdenetc.
Alias, Symbolic Links und Hardlinks SeitSystem7bietetdasMacOSdemAnwenderdieMöglichkeit,Alias-Dateienanzulegen.DieseDateiensindVerweiseaufeineOriginaldateiodereinenOrdner.AliasekönnenvonjedembeliebigenObjekt
angelegtwerden,auchvonObjekten,diesichaufeinemanderenVolumeoderirgendwoimNetzwerkbefinden.AliasebesitzendieselbenEigenschaftenwieihrOriginal.Deshalbkönnen
3 203Praxis,
FileSharing, Daten
kodieren
SpotlightsammeltdieMeta-informationenausDateien.IndiesemInfofensterwerdendie
EXIF-InformationeneinerBilddateiaufgelistet.
![Page 43: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/43.jpg)
Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 63
siebeispielsweisegenausowiedasOriginalzumÖffnenperDrag&Dropbenutztwerden.AliasesindzuerkennenaneinemkleinenPfeilanderunterenlinkenEckedesSymbols.DieVerbindungzumOriginalwirdinder
»alis«-RessourcederAlias-DateialsPfadab-gespeichert.ImInfofensterwirddieserPfadangezeigt.ErgänzendwirdhieraberauchdieID-NummerdesOrdners,indemsichdieOri-ginaldateibefindet,gespeichert.SowirddasOriginalauchdannwiedergefunden,wennesverschobenundumbenanntwurde.Dasfunktioniertsogar,wennsichdasOriginalaufeinemanderenVolumebefindet,daswährenddesVerschiebensundUmbenennensnichtgemountetwar.(EinzigeAusnahme:WenneinObjektmitdengleichenEigenschaftenundgleichemNamenamselbenOrterstelltunddasOriginalgelöschtwurde.)MitdemBefehl»Originalfinden«(aR)könnenSiesichdasOriginalzumAliasanzeigenlassen.Damitbei
53 7 i-Node
AliasenohneType-undCreator-KennungendasSymbolnichtverlorengeht,schreibtMacOSXzusätzlicheine»icns«-RessourcemitdemSymboldesOriginalsindieAlias-Datei.InUNIX-Dateisystemenverweisen»Symbolic
Links«aufandereDateien.DieseerfüllendiegleichAufgabewieAliaseimHFS,siebesitzenjedochandereEigenschaften.SymbolicLinkskönneninMacOSXebenfallsaufgelöstwer-den.DerMac-OS-X-FinderkannjedochkeineSymbolicLinkserzeugen;ererzeugtstattdesseneinAlias.SymbolicLinkskönnenimPro-gramm»Terminal«inderShellmitdemBefehl»ln-s«erzeugtwerden.ZusätzlichwirdinUNIX-Dateisystemen
mitHardlinksgearbeitet.MitHardlinksistesmöglich,dasseineDateisozusagenmehrereNamenhat.HardlinkswerdenimMac-Dateisy-steminI-Node-Dateienverwaltet,diesichimunsichtbarenOrdner»HFS+PrivateData«aufderoberstenEbenederFestplattebefinden.
InderRes-sourceneinesAliasistderPfadzumOriginal(rot)unddieIDdesOrdners,indemessichbefindet(blau)ge-speichtert,sowiedaspassendeSymbol.
98 3 Praxis, Alias
![Page 44: Technisches zur Hardware der Macs](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022072910/62e310f473a98b1f1537342b/html5/thumbnails/44.jpg)
64 Technik
Grafi sche Be nut zer ober fl ä che
DerGesichtssinnistderausgeprägtestedermenschlichenSinne.DieGrenzenderSpracheerfahrenSierechtschnell,beispielsweisebeidemVersuch,jemandemeinenGegenstandgenauzubeschreiben,denSienichtsehen.Soistesz.B.einfacher,durchZeigenaufeineBesonderheithinzuweisen,alssiemitWortenzuerklären.ÄhnlichistesbeiderArbeitamComputer.SeinevisuelleOrientierungmachtesfüreinenMenscheneinfach,einenOrdnerzuaktivieren,indemerperMausklickdaraufzeigt.Erkannsichdannumsehen,obsichdasgesuchteObjekt–vielleichteineDateiodereinandererOrdner–indiesemOrdnerbefindet.(DasPrinzipwirdinApples»HumanInterfaceGuidelines«treffend»SeeandPoint«genannt.)MitWorten,diederComputerauchnochver-stehenmuss,denWegzueinemObjektzube-schreiben,istdadochbedeutendkomplizierter.EineersteIdeezueinergrafischenBenutze-
roberflächepräsentierteDougEngelbartschonimJahre1968amStanfordResearchInstitute.ImXerox-EntwicklungszentrumPARCwurde1973derAlto,einPrototypeinesRechnersmit
grafischerBenutzeroberfläche,gezeigt.AppleergänztedieseIdeenumwesentlicheElementewiez.B.Pull-Down-MenüsundDrag&Drop.DamitwarderStandardgesetzt,seitdemgabeskeineumgreifendenÄnderungenmehr.AußerdemwurdedieMausweiterentwickelt.DieursprünglichverwendeteDreitastenmauswurdeaufgrundderErfahrungenbeiXeroxzurEintastenmaus,nochheuteeinherausragendesMerkmaldesMacs.DiesegrafischeBenutzerschnittstellewar
dasimwahrstenSinnedesWortesaugenfäl-ligsteMerkmaldesMac.VordemMacgabeskeinenerschwinglichenPersonalcomputermitdieserEigenschaft.IndendarauffolgendenJahrenhatsichdiegrafischeBenutzerschnitt-stelleaufallenComputerplattformendurch-gesetzt.DieBesonderheitdesMac-Systemswar,dass
dieseOberflächeeinintegralerBestandteildesSystemsist.InMacOSXdagegengibteseineTrennungdeseigentlichenSystemsvondergrafischenOberfläche.ProgrammekönnenüberdieBefehlszeiledesTerminal-Programms
3 255ffPraxis, Shell
Der»X-YPositionIndicatorforaDisplaySystem«,
dessenPatentierungmitdieserPatentschrift1967vonDougEngelbartbean-tragtwurde,istheuteals
»Maus«StandardanjedemPersonalComputer.
DieBenutzeroberflächedesXeroxAltovon1974lässtnurerahnen,wohindie
Entwicklunggehenwürde.DasGUIwurdeüberdreiMaustastenbedient.
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Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 65
angesteuertwerden,BSD-ProgrammelaufensogarkomplettohnegrafischeOberfläche.EchteMac-OS-X-Programme(CarbonoderCocoa)sindjedochtrotzdemohnegrafischeBe-nutzeroberflächenichtvorstellbar.InMacOSXistdieIntegrationdergrafischenOberflächesokonsequentdurchgezogenworden,dassselbstgrundlegendeÄnderungendesSystemsüberdieseOberflächevorgenommenwerdenkön-nen–durchBewegenvonObjektenoderAnkli-ckenvonSchaltflächen.DernormaleAnwenderkommteigentlichniemitdemMacOSXzugrundeliegendenUNIXunddessenShellinKontakt.
Der FinderDerfürdenAnwenderwichtigsteProgramminMacOSXistderFinder.DerFinderliefertdemAnwenderdenSchreibtischunddieVolumesmitdenOrdnerfensternunddenDokumen-tensymbolen.ErbietetdemAnwenderdieMöglichkeit,indenHierarchienderFestplattenzunavigierenunddiesezumanipulieren.DerFinderbildetalsodieSchnittstellezwischendemDateisystemunddemAnwender.DerFindergibtdemAnwenderdieMöglich-
keit,seineDateienübersichtlichzuordnen.Wieinden»HumanInterfaceGuidelines«auchfürandereProgrammeempfohlen,verwendetderFinderdafüreineMetapherausdemnor-malenLeben:Den(Büro-)Schreibtisch.AlleDokumentelagerninAktenschränken(denVolumes)inOrdnern.UmEinblickineinenOrd-nerzubekommen,wirddieserausdemAkten-schrankherausgenommenundmanblättertinseinemInhalt.UmeinbestimmtesDokumentzubetrachten,wirdesausdemOrdnerheraus-genommenundaufdenTischgelegt.EinDo-kument,dasnichtmehrgebrauchtwird,landetimPapierkorb.
ZwarbefindetsichderPapierkorbnormaler-weisenichtüberdemSchreibtischundwirwer-fenauchnichteinenganzenAktenschrankindenPapierkorb.AberkleineAbweichungenvonderRealitätdienenderKonsistenz,wennsiedasSystemeinfachermachen.GleicheHand-lungenerzeugendenselbenEffekt.
Fenster-Darstellungs-Informationen DamitderFinderdieFensterdereinzelnenOrdnerindervomBenutzergewünschtenFormöffnenkann,musserdieInformationenzudenDarstellungeninnerhalbderFenster–z.B.PositionundGrößederIcons,GrößedesFensters,Darstellungsartetc.–merken.DieInformationenwerdeninnerhalbdesje-weiligenOrdnersinderunsichtbarenDatei».DS_Store«gespeichert.Dadie».DS_Store«-DateisichindemzuöffnendenOrdnerbe-findetundsomitauchmitkopiertwird,kannauchbeispielsweisefüreinDiskimageodereinServervolumeeinebestimmteDarstellungvor-gegebenenwerden.DieDarstellungendesSchreibtischsundim
Fenster»Computer«werdeninderVoreinstel-lungsdateidesFindersgespeichert.
88 3 Praxis, Finder
DerXeroxStar,dererstekommerzi-elleCom-putermitgrafischerBenutzer-berflächeerschien1981,zweiJahreJahrevorderLisa(jedochnacheinemBesuchvonApple-Mit-arbeiternbeiXerox).
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66 Technik
Hu man Interface Gui de li nes
SchonvonAnfanganhatAppledetaillierteRichtlinienherausgegeben,wieeinProgrammaufdemMacauszusehenhat.DafürwurdenintensiveergonomischeStudiendurchgeführt.AusdemErgebnisdieserStudienentstandeneinigegrundlegendePrinzipien.1 Direct Manipulation:DerAnwendermanipu-liertimmerdasObjektselbstundsiehtdirektdieAuswirkungen.Beispiel:BeimVerschiebeneinesObjekts
bleibtdiesesObjektsichtbar.DasObjekt,aufdasesgezogenwird,wirdaktiviert.
1 See-and-Point:DerAnwenderbekommtim-meralleMöglichkeitenpräsentiertundkanndannzwischendiesenauswählen.Beispiel:MenüspräsentierenBefehle,un-
terdenendannausgewähltwird.1 Consistency:WennzweiObjektedasgleichetun,sehensieauchgleichaus.Reagierensieunterschiedlich,sehensieauchunter-schiedlichaus.SokannderAnwenderschon
ausdemAusseheneinesObjektsschließen,wieessichverhaltenwird.Beispiel:ProgrammeundErweiterungs-
bundlesunterscheidensichdadurch,dassProgrammevomAnwendergestartetwer-den,ErweiterungenjedochvomSystem.DeshalbhabensieauchunterschiedlicheSymbole.
1 User Control:DerAnwender,nichtderCom-puter,kontrolliertdenVerlaufeinerAktion.Beispiel:DieHilfeerklärtdemAnwender
lediglich,wieeineEinstellungamObjektvorgenommenwird.DasnächsteMalkannderAnwenderdieseodereineähnlicheEin-stellung(Consistency)ohneHilfeausführen.EristnichtaufGedeihundVerderbeinemAssistentenausgeliefert.
1 Forgiveness:DerAnwendermusseinenSchritt,denerausgeführthat,wiederrück-gängigmachenkönnen.
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Technisches zum Betriebssystem Mac OS X 67
NebendenhieraufgeführtenPrinzipiengibtesnochvieleweitere.Inden»HumanInterfaceGuidelines«wer-
denaberauchganzkonkreteAngabenzuAus-sehenundFunktionvielerObjektegemacht.Diefür»Aqua«überarbeiteten»HumanIn-
terfaceGuidelines«werdenmitdenDeveloperToolsalsPDF-undalsHTML-DokumentaufIhrerFestplatteinstalliert(»/Developer/Docu-mentation/UserExperience/Conceptual/Aqua-HIGuidelines«).
Beispiele aus den Interface Guidelines1 Menüs:DiebeidenerstenMenüs»Ablage«und»Bearbeiten«sindalsStandardvorge-geben,ebensowiedieReihenfolgederStan-dardbefehleinnerhalbdieserMenüs.AuchdieTastaturkürzelfürdieGrundfunktionensindstandardisiert.DieseVorgabenwurdenunverändertvomklassischenMacOSinMacOSXübernommen.
1 Abfragen:AuchfürdieSicherheitsabfragezueinemgeändertenDokumentgibtesVorgaben.DadasAugedesBetrachtersvonobenlinksnachuntenrechtswandert,siehteszuerstdasSymbolundliestdanndenText.ImTextmusszuerkennensein,umwelchesDokumentessichhandelt.Schaltflä-chen,mitdenendiegetaneArbeitvernichtetwird(»Nichtsichern«),werdenvondenSchaltflächengetrennt,diediegetaneArbeitnichtzerstören(»Abbrechen«und»Sichern«)–»Sichern«istuntenrechtsundaktiviert.DieBeschriftungderSchaltflächenbeschreibtnocheinmaldieAktion–»Sichern«und»Nichtsichern»,statt»Ja«und»Nein«.Unverständlicherweisefindensichimmer
wiederProgrammhersteller,diesichnichtandieseergonomischenVorgabenhalten.
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68 Technik
Willkommen!Der Systemstart
Open Firmware…WennSiedieEinschalttastedesPowerPC-Macsdrücken,wirdzuerstder»Power-OnSelfTest«(POST)aktiviert.DieserüberprüftdieSchnitt-stellen,Erweiterungssteckplätze,LaufwerkeunddenSpeicher.WennallesinOrdnungist,erklingtderStartgong.AnschließendwirddieOpenFirmwareaktiviert.DiesebautdenDevice-Treeauf–einVerzeichnisallerinstalliertenHardware-Komponenten.
3 368Referenz,
Kontrollfeld, Startvolume
…bzw. BIOS und EFIBeimMacmitIntel-ArchitekturwirdzuerstdasBIOSaktiviert,daseinenPOSTdurchführt.DanninitialisiertdasBIOSdiegrundlegendeHardwareundderProzessorwirdinden32-bit-ModusversetztumdasEFIladenzukönnen.IstdasEFIgeladen,initialisiertesweitereHard-wareundlässtdenStartgongerklingen.
BootX bzw. boot.efiDieOpenFirmwarebzw.EFIaktiviertdieimNVRAMverzeichneteBoot-Datei.WennMacOSXausgewähltwurde,istdiesbeimPow-erPC-MacdieDatei»BootX«bzw.beimMacmitIntel-Architektur»boot.efi«imOrdner»/System/Library/CoreServices«.DergraueApfelerscheintaufdemBildschirm.
Kernel-EnvironmentBootXbzw.boot.efilädtnundasKernel-Environment.Dafürwerden–beimPowerPCmithilfedesDeviceTrees–Treibergeladen,bisdieSystemfestplatteaktiviertwerdenkann.DannwirdinverschiedenenStufenderMach-Kernelinitialisiert.BeimMacmitIntel-Architekturbautdieseraußerdemden»fakePP-CDevicetree«aufundaktiviert,wennderIntel-Prozessoreine64-bit-Erweiterungbesitzt,inmehrerenSchrittenden64-bit-Modus.(AbhieristderAblaufbeiPowerPCundIntelgleich.)AnschließendwirddasBSD-Systeminitialisiert.UnterdemApfelwirdeinKreiselangezeigt.
7 34 NVRAM
7 68Kernel-Envi-
ronment
7 32Firmware
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Der Systemstart 69
LaunchdAnschließendwirdderDaemon(einunsicht-barerSystemdienst)»launchd«geladen.DerBildschirmwechseltdieFarbeundwirdblau.LaunchdstartetverschiedeneandereSystem-diensteundistauchfürdenStartallerwei-terenProgrammezuständig.UnterdenDiensten,diehiergestartetund
anhandderVorgabenin»/System/Library/LaunchDaemons«konfiguriertwerden,befin-densichunteranderemAppleShare,SambaundderApache-Webserver.AbhieristalsoeinZugriffausdemNetzwerkmöglich.
LoginwindowDasletzteObjekt,dasgeladenwird,istdasPro-gramm»Loginwindow«.DiesesmeldetdenBe-nutzerbeimSysteman.DasProgrammbleibtimmeraktiv,esistauchfürdasFenster»Sofortbeenden«oderdieAbmeldungzuständig.
Benutzer-ProgrammeLoginwindowstartetdasDockunddenFindermitdemSchreibtisch.AußerdemwerdendieimKontrollfeld»Benutzer«unter»Startob-jekte«bestimmtenObjektegestartet.JetztistMacOSXfürdieArbeitbereit.
292 3Referenz, Sofort be-enden
332 3Referenz, Kontrollfeld »Benutzer«, »Anmeldeop-tionen«
188 3Praxis, File-Sharing