Technische Informa/k II

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1 Technische Informa/k II Prof. Dr. Bernd Freisleben Sommersemester 2013 Vorlesung zur Klausurvorbereitung

2 Folie 00-2 Organisatorisches Klausur: Dienstag, , 12:00-14:00 Uhr im Hörsaal 00/0070 Zugelassene HilfsmiAel: Taschenrechner (Smartphones sind keine Taschenrechner!) Ein DIN A4- BlaA, beidseirg beschrieben KEIN Skript Klausurergebnisse werden zeitnah im Ilias (!) veröffentlicht BiAe dazu in der Klausur ein Codewort angeben Ohne Codewort geben wir die Matrikelnummer auf der Liste an

3 Folie 00-3 Was sind Prozesse und welche Informa/onen speichert das BS pro Prozess?

4 Folie 00-4 Was sind Prozesse und welche Informa/onen speichert das BS pro Prozess? Ein Prozess ist eine Instanz eines laufenden Programms. Er umfasst das ausführbare Programm, alle Daten des Programms, den Programmzähler (IP), Stackzeiger (SP), Registerinhalte und Kontex/nforma/onen In Timesharing- Systemen können Prozesse unterbrochen und zu einem späteren Zeitpunkt fortgesetzt werden. Dazu muss der gesamte Prozesszustand gesichert werden. Dies geschieht in einer so genannten Prozesstabelle Jeder Prozess arbeitet in einem eigenen Adressraum, der in den Hauptspeicher abgebildet und von der virtuellen Speicher- Verwaltung organisiert wird.

5 Folie 00-5 Welche Aufgaben hat die Prozessverwaltung?

6 Folie 00-6 Welche Aufgaben hat die Prozessverwaltung? Buchführung über Prozesse Verwaltung der Prozesstabelle (Prozessliste) Prozessiden/fika/on, Berech/gungen, Prozesszustand, Sicherungsbereich bei Unterbrechung (Stack, Register...), Verwaltungsdaten Zuteilung der CPU(s) an die Prozesse Zuteilungsalgorithmen (Scheduling)» FIFO, prioritätenbasiert, Round Robin, E/A- orien/ert,... Prozessumschaltung (Context Switch) Zuteilung anderer Betriebsmi`el an die Prozesse Prozesskommunika/on und - synchronisa/on

7 Folie 00-7 Was sind Semaphore und welches Problem lösen sie?

8 Folie 00-8 Was sind Semaphore und welches Problem lösen sie? Semaphore lösen das Mutual Exclusion - Problem: zwei Prozesse haben kri/sche Abschni`e, die nicht überlappend ausgeführt werden dürfen Forderungen dabei: Sicherheit und Lebendigkeit (keine Deadlocks, Fairness) Semaphore sind Synchronisa/onsvariablen Realisierung des Semaphors als Integer- Variable und Warteschlange, Ini/alisierung mit Maximalzahl der Betriebsmi`el Opera/on P: dekremen/ere Semaphor; falls Resultat < 0, Prozess suspendieren Opera/on V: inkremen/ere Semaphor; falls Resultat <= 0, einen wartenden Prozess reak/vieren Die Opera/onen müssen atomar (unteilbar) sein!

9 Folie 00-9 Ablaufreihenfolge der folgenden 2 Prozesse? Prozess A P(SA) V(SB) ENDE Prozess B P(SB) V(SA) ENDE Initialwerte der Semaphoren Fall SA SB

10 Folie Ablaufreihenfolge der folgenden 2 Prozesse? Prozess A P(SA) V(SB) ENDE Prozess B P(SB) V(SA) ENDE Initialwerte der Semaphoren Fall SA SB P SA SB A 0 1 B 1 0 A 0 1 B 1 0 P SA SB B 1 0 A 0 1 B 1 0 A 0 1 Fall 1 Fall 2

11 Folie Welche Aufgabe erfüllt der Bankieralgorithmus und wie funk/oniert er?

12 Folie Welche Aufgabe erfüllt der Bankieralgorithmus und wie funk/oniert er? Algorithmus zur Betriebsmi`elverwaltung, der sicherstellt, dass sich das System in einem nicht verklemmungsgefährdeten Zustand befindet Voraussetzung: maximaler Betriebsmi`elbedarf für jeden Prozess zu Beginn bekannt Algorithmus: Bei jeder Betriebsmi`elanforderung wird geprük, ob der neue Zustand verklemmungsbedroht ist. Dazu wird bes/mmt, ob es unter Berücksich/gung des maximalen Betriebsmi`elbedarfs der Prozesse eine Prozessreihenfolge gibt, welche zur korrekten Terminierung aller Prozesse führt. Es wird berücksich/gt, dass terminierte Prozesse alle von ihnen belegte Betriebsmi`el wieder freigeben.

13 Folie Was versteht man unter Demand Paging und wie funk/oniert es?

14 Folie Was versteht man unter Demand Paging und wie funk/oniert es? Programmaddressraum (virt. Speicher) kann größer sein als tatsächlicher Speicher Verdrängung aktuell nicht benö/gter Seiten und Nachladen benö/gter Seiten vom Externspeicher (Festpla`e) Erweiterung der Seitentabelle (setzt logische in physikalische Seiten um) um zwei Spalten: Status und Zugriffsanzahl Verschiedene Ersetzungsstrategien: NRU (not recently used), FIFO (first in first out):, SC (second chance, LRU (least recently used, NFU (not frequently used),...

15 Folie Nennen Sie die Schichten des ISO/OSI- Modells! In welche Schicht sind IP, TCP, UDP und HTTP einzuordnen?

16 Folie Nennen Sie die Schichten des ISO/OSI- Modells! In welche Schicht sind IP, TCP, UDP und HTTP einzuordnen? Anwendungs-Schicht Application Layer HTTP Darstellungs-Schicht Presentation Layer Sitzungs-Schicht Session Layer Transport-Schicht Transport Layer Vermittlungs-Schicht Network Layer Sicherungs-Schicht Data Link Layer TCP IP UDP Bitübertragungs-Schicht Physical Link Layer

17 Folie Wie funk/oniert die Adressierung in den drei unteren Schichten des TCP/IP Modells? Wie ermi`elt man diese Adressen basierend auf einer URL wie h`p:// marburg.de?

18 Folie Wie funk/oniert die Adressierung in den drei Unteren Schichten des TCP/IP Modells? Wie ermi`elt man diese Adressen basierend auf einer URL wie h`p:// marburg.de? Anwendungs-Schicht Transport-Schicht Port-Nummer Well-Known / Registered Ports Internet-Schicht Netzwerk-Schicht IP-Adresse MAC-Adresse Domain Name System (DNS) ARP

19 Folie Wie viele Bits hat eine IPv4/IPv6 Adresse und was bedeutet /16?

20 Folie Wie viele Bits hat eine IPv4/IPv6 Adresse und was bedeutet /16? IPv4: 32 Bit IPv6: 128 Bit /16 = Subnetz der Universität Netzmaske besteht aus 16 Nullen und 16 Einsen = ! => 2 16 freie IP- Adressen (- 2)

21 Folie Vergleichen Sie die folgenden Eigenschaken der Protokolle miteinander (ja / nein / op/onal) Verbindungsorientiert? Nachrichtengrenzen? Prüfsummen? Positive Bestätigung? Timeout und erneute Übertragung? Erkennen doppelter Übertragung? Überwachung der Reihenfolge? Überwachung des Datenflusses? IP UDP TCP

22 Folie Vergleichen Sie die folgenden Eigenschaken der Protokolle miteinander (ja / nein / op/onal) IP UDP TCP Verbindungsorientiert? nein nein ja Nachrichtengrenzen? ja ja nein Prüfsummen? nein opt. ja Positive Bestätigung? nein nein ja Timeout und erneute Übertragung? nein nein ja Erkennen doppelter Übertragung? nein nein ja Überwachung der Reihenfolge? nein nein ja Überwachung des Datenflusses? nein nein ja

23 Folie Erklären Sie kurz die Unterschiede zwischen Flußkontrolle und Conges/on Control im TCP- Protokoll!

24 Folie Erklären Sie kurz die Unterschiede zwischen Flußkontrolle und Conges/on Control im TCP- Protokoll! Flußkontrolle betriu die direkte Kommunika/on zwischen Sender und Empfänger. Der Sender muss dabei seine Senderate an die Empfangskapazität des Empfängers anpassen Receive Window Feld im TCP Header Conges/on Control reagiert auf Überlastungen des Netzwerks (z. B. Router / Switches) Problem: TCP sieht keine Möglichkeit vor, direkt von den Netzwerkkomponenten Überlastungssignale zu empfangen Daher: Ende- zu- Ende Conges/on Control: Sender erkennt durch höhere Delays oder Paketverluste, dass das Netzwerk überlastet ist und drosselt seine Senderate

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