bs Flashcards

Question

Echtzeit-Betriebssysteme

Answer 1

🔹 Zweck: Steuerung technischer Prozesse in der Außenwelt 🔹 Wichtigstes Kriterium: Zeit – nicht Schnelligkeit, sondern Einhaltung von Zeitgarantien 🔹Gibt Harte/Weiche Echtzeit BS 🔹 Beispiele für RTOS: FreeRTOS QNX RTLinux Windows CE

Answer 2

 Leistungssteigerung bei Rechnern durch Vervielfältigung des Prozessors. Heute meist durch Server-oder PC Betriebssysteme mit abgedeckt. Sonderfall: Massiv-parallele Rechner (MassivelyParallel Processing) mit spezialisierten OS  Windows Server 2012 Datacenter Edition unterstützt bis zu 64 Sockel, 640 virtuelle CPUs und bis zu 4 TB RAM.  RedHat Enterprise Linux ab Version 5 unterstützt laut Hersteller eine unlimitierte Anzahl von Prozessoren.

Answer 3

 Rechner als Chip auf Kreditkarte, Krankenkarte, Reisepass, …  Starke Ressourcen-Einschränkung  wenige spezielle Anforderungen an BS  meist sehr primitive BS, proprietär vom Hersteller eines Gesamtsystems aus Karte und Software.

Answer 4

 Monolithischer Kernel  Mikrokernel (Client/Server-Modell)  Hybridkernel

Answer 5

Direkt im Betriebssystemkern sind enthalten:  Funktionen zur Speicher- und Prozessverwaltung  Funktionen zur Kommunikation zwischen den Prozessen  Treiber für die Hardwarekomponenten Eigenschaften:  schnell, weil Treiber im Kernel integriert sind  Jede Kernel-Funktion kann jede andere sofort aufrufen  für neue Treiber muss der ganze Kernel neu übersetzt werden  fehlerhafte Teile des Kernels führen zum Absturz des ganzen BS Betriebssysteme mit monolithischem Kernel:  originäre Unix-Implementierungen  MS-DOS

Answer 6

Mikrokernel – Merkmale & Beispiele 🔹 Kernfunktionen im Mikrokernel: Speicherverwaltung Prozessverwaltung Synchronisation & Kommunikation 🔹 Eigenschaften: Teile des BS leicht austaschbar Treiber laufen im User Mode Langsamer durch viele Kontextwechsel Direkter I/O-Zugriff schwer umzusetzen 🔹 Beispiele für Mikrokernel-BS: L4 QNX Neutrino VxWorks

Answer 7

Ein Hybridkernel (Makrokernel) ist ein Kompromiss zwischen einem Mikrokernel und einem monolithischen Kernel. Aus Geschwindigkeits-gründen werden einige Teile in den Kern integriert, der deswegen kein reiner Mikrokernel mehr ist, aber noch nicht genügend Funktionen besitzt, um als monolithischer Kernel zu gelten. Welche Dinge genau in den Kernel kompiliert und welche als Module hinzugeladen werden, ist aber nicht genau definiert. Häufig werden die komplette Prozesskommunikation und die Gerätetreiber zusätzlich in den Kernel integriert. Betriebssysteme mit Hybridkernel:  Windows NT-Familie  Mac OS-Familie  moderne Linux-Kernel

Answer 8

Eine Menge von Prozessen befindet sich in einem Deadlock-Zustand (Verklemmungs-Zustand), wenn jeder Prozess aus der Menge auf ein Ereignis wartet , das nur ein anderer Prozess aus dieser Menge auslösen kann (z.B. Freigabe einer Ressource). Das bedeutet:  Alle Prozesse warten  Die Ereignisse werden daher niemals ausgelöst  Keiner der Prozesse wird jemals wieder aktiv

Answer 9

1. Wechselseitiger Ausschluss: Jede Ressource kann zu einem Zeitpunkt von höchstens einem Prozess genutzt werden. 2. Hold-and-Wait (Besitzen und Warten): Ein Prozess, der bereits Ressourcen besitzt, kann noch weitere Ressourcen anfordern. 3. Ununterbrechbarkeit (kein Ressourcenentzug): Einem Prozess, der im Besitz einer Ressource ist, kann diese nicht gewaltsam entzogen werden. 4. Zyklisches Warten: Es gibt eine zyklische Kette von Prozessen, bei der jeder Prozess auf eine Ressource wartet, die vom nächsten Prozess in der Kette belegt ist. Bedingungen 1-3 sind notwendige Bedingungen, aber nicht hinreichend. Bedingung 4 ist eine potentielle Konsequenz aus 1-3.  Die Unauflösbarkeit des zyklischen Wartens ist eine Folge aus 1-3.  Alle vier Bedingungen zusammen sind notwendig und hinreichend für eine Verklemmung.  Konsequenz: Wenn eine der Bedingungen unerfüllbar ist, können keine Deadlocks auftreten.

Answer 10

🦤 Vogel-Strauß-Algorithmus → Ignorieren, nichts tun, hoffen, dass es gutgeht 🔍 Erkennung & Behebung → BS lässt alle Anforderungen zu → Deadlocks werden erkannt und aktiv aufgelöst 🚧 Deadlock-Avoidance (Vermeidung) → Anforderungen werden abgelehnt, wenn ein Deadlock möglich wäre 🛑 Deadlock-Prevention (Verhinderung) → BS sorgt dafür, dass mind. 1 der 4 Bedingungen für Deadlocks nicht erfüllt wird 📌 Wichtig: Vermeidung = vorausschauend, darf nicht gefährlich werden Verhinderung = strukturell, macht Deadlocks unmöglich

Answer 11

 Deadlock: Gruppe von Prozessen wartet zyklisch auf andere Prozesse der Gruppe  Problem in jedem Betriebssystem (und jeder nebenläufigen Anwendung)  Praktikable Gegenmaßnahmen:  Erkennung und Abbruch eines Prozesses (z.B. bei Datenbank-Transaktionen)  Deadlock-Avoidance (vorsichtige Ressourcen-Zuteilung: nur dann, wenn dadurch garantiert kein Deadlock entsteht)  Deadlock-Prevention  Spooling: vermeidet wechselseitigen Ausschluss  Festlegen einer Belegungs-Ordnung auf den Ressourcen

Answer 12

„Busmaster“ (z. B. Prozessor, DMA-Controller).

Answer 13

Passive Geräte, die nur auf Anfrage reagieren, werden „Slaves“ genannt (z. B. Speicher).

Answer 14

1. Harte Echtzeitsysteme: Zeitüberschreitung = katastrophale Folgen Beispiele: Motorsteuerung, Airbag 2. Weiche Echtzeitsysteme: Zeitüberschreitung = tolerierbar Beispiel: Multimedia-Player

Answer 15

Frühe Betriebsarten  Stapelbetrieb: ein Auftrag nach dem anderen  Einbenutzerbetrieb Heutige Betriebsarten * Mehrprogrammbetrieb * Interaktive Verarbeitung * Mehrbenutzerbetrieb * Mehrprozessorbetrieb

Answer 16

Nur ein Programm befindet sich gleichzeitig im Arbeitsspeicher Voller Zugriff auf alle Betriebsmittel CPU oft ungenutzt bei langsamen I/O-Operationen Geringe Effizienz, da CPU warten muss Durchsatz (throughput) hängt nur von Gerätegeschwindigkeit und Programmcode ab Beispiel: Frühe Betriebssysteme wie MS-DOS

Answer 17

Mehrere Programme gleichzeitig im Arbeitsspeicher CPU wechselt zwischen Programmen (z. B. Zeitscheiben) Höhere Auslastung der CPU, da sie während I/O anderer Prozesse weiterarbeiten kann Höherer Durchsatz, effizientere Nutzung der Ressourcen Besseres Nutzererlebnis durch parallele Abläufe Beispiel: Moderne OS wie Windows, Linux, macOS

Answer 18

-Eingangssignale von Sensoren -Ausgangssignale über Aktoren -Programmiert vom Menschen, aber danach selbstständig -Verarbeitung in Echtzeit, angepasst an den physikalischen Prozess z.B Motorsteuerung von Autos

Answer 19

Power On Self-Test (POST) – Hardware-Check beim Einschalten Initialisierung der Hardware – z. B. RAM, Laufwerke, Grafikkarte Start des Betriebssystems – lädt Bootloader, leitet OS-Start ein