Prüfung WS 1997/98. Studiengang: Informatik Fächergruppe: Software (I4) Tag: Bearbeitungszeit: 4 Stunden. Name:... Matr.Nr.:...

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1 Prüfung WS 1997/98 Studiengang: Informatik Fächergruppe: Software (I4) Tag: Bearbeitungszeit: 4 Stunden Name:... Matr.Nr.:... Punkte:... Note:... Hilfsmittel: Vorlesungsskripte und Lehrbücher BTS, MPS, COI Hinweise: Die Aufgaben sind auf den vorgelegten Aufgabenblätter zu lösen. Die Aufgabenblätter sind vollständig abzugeben. Bitte nicht mit Bleistift schreiben! Ich habe zusätzlich zu den Aufgabenblättern... Blätter abgegeben. Unterschrift:... Jeder Teil 50 Punkte und 1 Stunde Bearbeitungszeit Aufgabe Punkte BTS MPS KOS COI

2 Name :... 2 Aufgabe 01: (Allgemeines und Vermischtes) 6 = Punkte a1) Was ist Multiprogramming und was sind die Beweggründe zur Entwicklung von Multiprogramming? a2) Was ist Multithreading und was sind die Beweggründe zur Entwicklung von Multithreading? a3) Was ist Multiprocessing und was sind die Beweggründe zur Entwicklung von Multiprocessing? Aufgabe 02: (Dispatcher) 8 = Punkte

3 Name:... 3 a1) Was ist und wozu dient ein Prozeßkontrollblock (PCB)? a2) Welche Komponenten enthält ein Prozeßkontrollblock (PCB)? a3) Was ist der Grund für die Unterteilung des Software-PCB in einen eigentlichen und einen erweiterten Software-PCB. a4) Benötigt ein Betriebssystem, wie z.b. MS-DOS, das nur ein Single-User-Betrieb mit Single-Tasking unterstützt ein PCB (mit Begründung)? Aufgabe 03: (Synchronisation) 24 = Punkte Das Achterbahn Problem:

4 Name :... 4 Nehmen Sie an es gibt n Passagier-Prozesse und ein Wagen-Prozeß. Die Passagierprozesse sind Endlosprozesse und möchten Runden auf der Achterbahn mit einem Wagen fahren. Der Wagen kann C Passagiere aufnehmen, dabei ist C < n. Der Wagen kann erst eine Runde starten und losfahren, wenn er voll ist. a) Lösen Sie das Problem mit Hilfe von Semaphoren. Geben Sie bitte auch die Initialisierung der Semaphoren an. b) Lösen Sie das Problem mit Hilfe von bedingten kritischen Regionen. c) Lösen Sie das Problem mit Hilfe von Monitorprozeduren. Geben Sie dazu den Monitor an. d) Lösen Sie das Problem mit Hilfe des Ada Rendezvous. Aufgabe 04: (Scheduling) 6 = Punkte Zeigen Sie wie die folgenden Schedulingziele in Multi-Level-Feedback-Queues

5 Name:... 5 erreichen: a) Bevorzugung von kurzen Jobs, deren benötigte CPU-Zeit vom Benutzer angegeben wurde. b) Bevorzugung von I/O-bound Jobs gegenüber CPU-bound Jobs. Aufgabe 05: (Hauptspeicherverwaltung) 6 = (2 + 1) + 3 Punkte Heutige Computersysteme unterstützen einen sehr großen logischen Adressraum (2 32 bis 2 64 ).

6 Name :... 6 a) Betrachten Sie ein System mit einer logischen Adresse von 32 Bit. Die Seitengröße in diesem System sei 4K Bytes (2 12 ). a1) Wieviel Einträge besitzt die Seitentabelle? a2) Ein Eintrag in der Seitentabelle umfasse 4 Bytes. Wie groß ist der physikalische Adressraum für die Seitentabelle? b) Zur Vermeidung des großen physikalischen Adressraums unter a2) benutzt man zweistufige Seitentabellen. Ein logische 32-bit Adresse wird dabei unterteilt in eine Seitennummer bestehend aus 20 Bits und ein Seitenoffset d von 10 Bits. Die Seitennummer von 20 Bits wird dabei weiter unterteilt in eine 10 Bit Seitennummer p1 und ein 10 Bit Seitenoffset p2. Zeigen Sie (durch eine bildliche Darstellung) wie solch eine virtuelle Adresse (p1,p2,d) in eine physikalische Adresse abgebildet wird. Aufgabe 6: (Allgemeines) 6 = Punkte a) Was sind die Unterschiede und Vor- und Nachteile zwischen einem Netzwerkbetriebssystem und einem Verteilten Betriebssystem.

7 Name:... 7 b) Diskutieren und begründen Sie die Unterschiede zwischen einem zustandslosen (stateless) und einem zustandsspeichernden Server (statefull). Aufgabe 7: (Threads) 14 = 7 + (3 + 4) Punkte a) Implementieren Sie das unter Aufgabe 03 beschriebene Achterbahn Problem mit Threads und Threadsynchronisation.

8 Name :... 8 b) Ein Dateiserver kann als iterativer oder als paralleler Server implementiert werden. Der parallele Server wird dabei durch Threads realisiert. Vergleichen sie das Lesen eines Datensatzes mit einem iterativen Server mit dem Lesen eines Datensatzes durch einen parallelen Dateiserver: Unter der Voraussetzung, daß sich die Daten im Cache des Dateiservers befinden, dauert das Entgegennehmen eines Leseauftrages, das Abfertigen und die restlichen notwendigen Berechnungen 15 Millisekunden. Falls eine Plattenoperation erforderlich ist (Daten nicht im Cache), dies ist in einem Drittel aller Fälle notwendig, werden weitere 75 Millisekunden benötigt. Während dieser Zeit schläft der Thread. b1) Wieviel Aufträge pro Sekunde kann der iterative Server behandeln? b2) Wieviel Aufträge pro Sekunde kann der parallele Server behandeln? Aufgabe 8: (Socket Programmierung und RPC-System) 12 Punkte Schreiben Sie ein Skelett für die Client- und Server-Kommunikationskomponente eines RPC-Systems. Benutzen Sie dazu verbindungsorientierte Sockets.

9 Name:... 9 Aufgabe 9: (wechselseitiger Auschluß bei verteilten Systemen) 9 = Punkte Prozesse in einem verteilten System können viele unabhängige kritische Abschnitte besitzen. Stellen Sie sich vor ein Prozeß 0 möchte einen kritischen Abschnitt A betreten und ein Prozeß 1 möchte einen kritischen Abschnitt B betreten.

10 Name : a) Kann es bei dem zentralisierten Algorithmus zum wechselseitigen Ausschluß mit einem Koordinator zu einer Verklemmung kommen? Erläutern Sie ihre Antwort und geben Sie ein Beispiel an. b) Kann es bei einem verteilten abfragebasierten Algorithmus zum wechselseitigen Ausschluß zu einer Verklemmung kommen? Erläutern Sie ihre Antwort und geben Sie ein Beispiel an. Aufgabe 10: (Fileserver) 9 = Punkte Einige verteilte Filesysteme benutzen ein Client-Caching mit write-through, delayed write oder einem write on close. Diskutieren Sie und vergleichen Sie die drei Varianten bzgl. a) der File-Semantik,

11 Name: b) des Netzwerkverkehrs, c) unter Zuverlässigkeitsaspekten.