Betriebssysteme at Universität Würzburg | Flashcards & Summaries

Lernmaterialien für betriebssysteme an der Universität Würzburg

Greife auf kostenlose Karteikarten, Zusammenfassungen, Übungsaufgaben und Altklausuren für deinen betriebssysteme Kurs an der Universität Würzburg zu.

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Wozu braucht man in Computern CPU-Register?

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  • schneller Speicher, der benötigt wird um Maschinenbefehle(MB) auszuführen
  • Je nach MB werden eines oder mehrer Register benötigt
  • MB schreiben ihre Operanden oft in Register oder lesen Operanden aus
  • je nach Typen:
    • Integerregister
    • Universalregister
    • Gleitkommaregister
    • Datenregister
    • Segmentregister
    • usw.
  • spezielle Register:
    • Program Counter (Befehlszähler)
      • enthält Hauptspeicheradresse des nächsten auszuführenden Befehls
    • Instruction Register (Befehlsregister)
      • enthält aktuell auszuführenden MB
    • Stack-Pointer-Register
      • verweist auf aktuellen Programmstack
    • Statusregister, auch PSW (Program Status Word)
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Was ist ein Von-Neumann-Rechner und wie unterscheidet er sich von einem Harvard-Rechner?

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Von-Neumann-Rechner:

  • 4 Funktionseinheiten
    • Leitwerk (Control Unit, CU)
      • Holt Maschinenbefehle nacheinander in Speicher und führt sie aus
    • Rechenwerk(Processing Unit, PU)
      • Auch Arithmetische-Logische-Einheit (ALU)
      • "Datenprozessor" führt logische und arithmetische Operationen aus
    • Speicher (Memory)
      • hier liegen Maschinenbefehle und zu verarbeitende Daten in einem gemeinsamen Speicher
    • Ein-/Ausgabe (Input/Output)
  • Rechenwerk und Leitwerk heute üblicherweise in CPU vereint


Harvard-Rechner:

  • 2 getrennte Speicher
    • einen für Daten
    • einen für Maschinenbefehle
    • beide Speicher über getrennten Bus mit CPU verbunden
    • Vorteil: Doppelt so viele Leitungen zur Verfügung
    • Nachteil: Hardware-Mehraufwand; Trennung Daten von Befehlen nicht einfach
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Was bezeichnet man als Timesharing?

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  • Zuordnung des Prozessors nach Zeitintervallen an die Programme
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Benötigt man für Multiprogramming mehrere CPUs?

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Nein, nicht unbedingt.

Multiprogramming kann auch über CPU realisiert werden, die nach vorgegebener Strategie des Betriebssystems (Scheduling und Dispatching) auf die nebenläufigen Programme (Prozesse) aufgeteilt wird

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Wie erkennt die CPU, dass ein Interrupt ansteht?

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  • Teil des Befehlszyklus
  • Nach Ausführung eines Maschinenbefehls wird überprüft, ob Interrupt-Request vorliegt
  • Wenn ja dann:
    • spezielles Unterprogramm, die ISR (Interrupt-Service-Routine)
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Wozu verwendet man Embedded Systems? Nennen Sie ein Beispiel!

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TESTE DEIN WISSEN
  • oft Echtzeitbetriebssysteme
  • kann man weitgehend als geschlossene Systeme betrachten, die eine dedizierte Aufgabe übernehmen (DVD-Player)
  • verfügen wegen knapper Ressourcen oft über kein Betriebssystem (Software bedient dann direkt Hardwareschnittstellen)



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Was ist der Unterschied zwischen den Exception-Typen Fault und Trap? Nennen Sie jeweils ein Beispiel!

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Faults:

  • Unterbrechungen vor der Befehlsausführung
  • bspw. Seitenfehler

Traps:

  • Unterbrechungen nach Befehlsausführung
  • bspw. Division durch 0
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Was ist der Unterschied zwischen Polling und interruptgesteuerter Verarbeitung?

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Polling (busy-waiting):

  • zyklisches Abfragen von Ereignisquellen, um Kommunikationsbereitschaft festzustellen
  • Nachteil:
    • CPU muss ständig arbeiten
      • Effizienz eines Systems beeinträchtigt
      • meiste Zeit wird umsonst nachgefragt
  • Vorteil:
    • Leicht zu implementieren


Interrupts:

  • Betriebssystembedingungen oder asynchrone Ereignisse, die Prozessor veranlassen, einen vordefinierten Code auszuführen, der außerhalb des normalen Programmflusses liegt
  • Vorteil:
    • Überwachte Ereignisquellen müssen nicht ständig abgefragt
      • die Ereignisquellen melden sich beim Auftreten eines Ereignisses, das behandelt werden muss
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Was ist ein Systemcall?

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Systemcall:

  • synchroner (vorhersehbarer und reproduzierbarer) Interrupt
    • aka Software-Interrupt
  • Dienstaufruf an Betriebssystem
  • bei dessen Ausführung Wechsel in Kernelmodus
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Was bedeutet „Maskierung“ von Unterbrechungsanforderungen?

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  • explizites Ausschalten eines Interrupts
  • erfolgt über Maskenregister
  • Jede Interrupt-Quelle erhält Maskierungsbit im Register
  • Ist Bit auf -> Interrupt ausgeschaltet 
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Transaktionsmonitor vs. Application-Server?

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Transaktionsmonitor:

  • Dienstprogramm, oberhalb des Kernels angesiedelt
  • im Teilhaberbetrieb eingesetzt
  • dienen Ablauf von Transaktionsprogrammen


Application-Server:

  • ähnliche Aufgaben wie Transaktionsmonitor
  • in heutigen verteilten Systemen verwendet
  • Anstelle von Transaktionsmonitor laufen Application-Server Komponenten
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Was versteht man unter einem Mikrokern (micro kernel)?

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  • Betriebssystemarchitektur mit leichtgewichtigen Kernel (Gegensatz zu monolithischen Kernel)
  • Kernel wird entlastet, da Funktionalität in Anwendungsprozesse (Serverprozesse) ausgelagert wird
  • Kernel übernimmt Kommunikation zw. Client- und Serverprozessen
    • Über Service-Request-Schnittstelle leitet Mikrokern Requests an Serverprozesse, und stellt Ergebnis auch Client wieder zu


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Beispielhafte Karteikarten für deinen betriebssysteme Kurs an der Universität Würzburg - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Wozu braucht man in Computern CPU-Register?

A:
  • schneller Speicher, der benötigt wird um Maschinenbefehle(MB) auszuführen
  • Je nach MB werden eines oder mehrer Register benötigt
  • MB schreiben ihre Operanden oft in Register oder lesen Operanden aus
  • je nach Typen:
    • Integerregister
    • Universalregister
    • Gleitkommaregister
    • Datenregister
    • Segmentregister
    • usw.
  • spezielle Register:
    • Program Counter (Befehlszähler)
      • enthält Hauptspeicheradresse des nächsten auszuführenden Befehls
    • Instruction Register (Befehlsregister)
      • enthält aktuell auszuführenden MB
    • Stack-Pointer-Register
      • verweist auf aktuellen Programmstack
    • Statusregister, auch PSW (Program Status Word)
Q:

Was ist ein Von-Neumann-Rechner und wie unterscheidet er sich von einem Harvard-Rechner?

A:

Von-Neumann-Rechner:

  • 4 Funktionseinheiten
    • Leitwerk (Control Unit, CU)
      • Holt Maschinenbefehle nacheinander in Speicher und führt sie aus
    • Rechenwerk(Processing Unit, PU)
      • Auch Arithmetische-Logische-Einheit (ALU)
      • "Datenprozessor" führt logische und arithmetische Operationen aus
    • Speicher (Memory)
      • hier liegen Maschinenbefehle und zu verarbeitende Daten in einem gemeinsamen Speicher
    • Ein-/Ausgabe (Input/Output)
  • Rechenwerk und Leitwerk heute üblicherweise in CPU vereint


Harvard-Rechner:

  • 2 getrennte Speicher
    • einen für Daten
    • einen für Maschinenbefehle
    • beide Speicher über getrennten Bus mit CPU verbunden
    • Vorteil: Doppelt so viele Leitungen zur Verfügung
    • Nachteil: Hardware-Mehraufwand; Trennung Daten von Befehlen nicht einfach
Q:

Was bezeichnet man als Timesharing?

A:
  • Zuordnung des Prozessors nach Zeitintervallen an die Programme
Q:

Benötigt man für Multiprogramming mehrere CPUs?

A:

Nein, nicht unbedingt.

Multiprogramming kann auch über CPU realisiert werden, die nach vorgegebener Strategie des Betriebssystems (Scheduling und Dispatching) auf die nebenläufigen Programme (Prozesse) aufgeteilt wird

Q:

Wie erkennt die CPU, dass ein Interrupt ansteht?

A:
  • Teil des Befehlszyklus
  • Nach Ausführung eines Maschinenbefehls wird überprüft, ob Interrupt-Request vorliegt
  • Wenn ja dann:
    • spezielles Unterprogramm, die ISR (Interrupt-Service-Routine)
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Q:

Wozu verwendet man Embedded Systems? Nennen Sie ein Beispiel!

A:
  • oft Echtzeitbetriebssysteme
  • kann man weitgehend als geschlossene Systeme betrachten, die eine dedizierte Aufgabe übernehmen (DVD-Player)
  • verfügen wegen knapper Ressourcen oft über kein Betriebssystem (Software bedient dann direkt Hardwareschnittstellen)



Q:

Was ist der Unterschied zwischen den Exception-Typen Fault und Trap? Nennen Sie jeweils ein Beispiel!

A:

Faults:

  • Unterbrechungen vor der Befehlsausführung
  • bspw. Seitenfehler

Traps:

  • Unterbrechungen nach Befehlsausführung
  • bspw. Division durch 0
Q:

Was ist der Unterschied zwischen Polling und interruptgesteuerter Verarbeitung?

A:

Polling (busy-waiting):

  • zyklisches Abfragen von Ereignisquellen, um Kommunikationsbereitschaft festzustellen
  • Nachteil:
    • CPU muss ständig arbeiten
      • Effizienz eines Systems beeinträchtigt
      • meiste Zeit wird umsonst nachgefragt
  • Vorteil:
    • Leicht zu implementieren


Interrupts:

  • Betriebssystembedingungen oder asynchrone Ereignisse, die Prozessor veranlassen, einen vordefinierten Code auszuführen, der außerhalb des normalen Programmflusses liegt
  • Vorteil:
    • Überwachte Ereignisquellen müssen nicht ständig abgefragt
      • die Ereignisquellen melden sich beim Auftreten eines Ereignisses, das behandelt werden muss
Q:

Was ist ein Systemcall?

A:

Systemcall:

  • synchroner (vorhersehbarer und reproduzierbarer) Interrupt
    • aka Software-Interrupt
  • Dienstaufruf an Betriebssystem
  • bei dessen Ausführung Wechsel in Kernelmodus
Q:

Was bedeutet „Maskierung“ von Unterbrechungsanforderungen?

A:
  • explizites Ausschalten eines Interrupts
  • erfolgt über Maskenregister
  • Jede Interrupt-Quelle erhält Maskierungsbit im Register
  • Ist Bit auf -> Interrupt ausgeschaltet 
Q:

Transaktionsmonitor vs. Application-Server?

A:

Transaktionsmonitor:

  • Dienstprogramm, oberhalb des Kernels angesiedelt
  • im Teilhaberbetrieb eingesetzt
  • dienen Ablauf von Transaktionsprogrammen


Application-Server:

  • ähnliche Aufgaben wie Transaktionsmonitor
  • in heutigen verteilten Systemen verwendet
  • Anstelle von Transaktionsmonitor laufen Application-Server Komponenten
Q:

Was versteht man unter einem Mikrokern (micro kernel)?

A:
  • Betriebssystemarchitektur mit leichtgewichtigen Kernel (Gegensatz zu monolithischen Kernel)
  • Kernel wird entlastet, da Funktionalität in Anwendungsprozesse (Serverprozesse) ausgelagert wird
  • Kernel übernimmt Kommunikation zw. Client- und Serverprozessen
    • Über Service-Request-Schnittstelle leitet Mikrokern Requests an Serverprozesse, und stellt Ergebnis auch Client wieder zu


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