b) Geben Sie für Ihr System vier virtuelle Adressen, deren Eintrag in der Page-Table und die dazugehörigen physikalischen Adressen an.

Transkript

1 VU Technische Grundlagen der Informatik Übung 8: Netzwerke, Systemsoftware , WS2012 Übungsgruppen: Mo., o., ufgabe 1: Virtual Memory Zeichnen Sie ein System, das Paging zur Speicherverwaltung verwendet. ie Zeichnung soll analog zur Vorlesung (vgl. oliensatz 21 Speichermanagement, olie 20, rechts) gestaltet sein. a) ntwerfen Sie das System mit folgenden igenschaften: ie Größe der Pages muss unter 1025 liegen. s wird byteweise adressiert. s ist weniger (physischer) Speicher verbaut als (virtuell) adressierbar ist. ie Page-Table ist dynamisch implementiert. s verursachen somit nur verwendete Pages einen intrag in der Page-Table. b) Geben Sie für Ihr System vier virtuelle dressen, deren intrag in der Page-Table und die dazugehörigen physikalischen dressen an. c) Wie sieht ein System mit einer möglichst kleinen dresslänge aus, das die nforderungen aus a) erfüllt? ufgabe 2: atenübertragung im Netzwerk In einem Netzwerk sollen mittels HTTP 3800 yte Nutzdaten übertragen werden. Sie verwenden folgende Protokolle: IP thernet TP HTTP s gelten folgende Header-Größen: IP 20 yte, TP 24 yte, thernet 16 yte, HTTP 20 yte. ie Transportschicht beschränkt die Größe eines übertragenen Pakets (TP Nutzdaten + TP Header) auf maximal 1400 yte. lle darunterliegenden Schichten unterliegen keiner weiteren eschränkung. a) Ordnen Sie die angegebenen Protokolle den Layern im OSI-Modell zu: OSI-Layer Protokoll pplication (5-7) Transport (4) Internet (3) Network (2) b) In wie viele inzelpakete muss die Transportschicht das ursprüngliche HTTP-Paket aufteilen? c) Wie viel Prozent Overhead (= Σ Header / Gesamtpaketgröße) fällt bei der Übertragung insgesamt an? d) Nehmen Sie an, Sie können die Pakete im Netzwerk mit 10 kb/s übertragen. Wie lange dauert die Übertragung? Wie hoch ist die Nutzdatenrate? Hinweis: ie Nutzdatenrate gibt den Teil der gesamten atenrate an, der nach bzug von Overhead noch an tatsächlich nutzbarer Kapazität des Mediums für die eigentlichen Nutzdaten übrig bleibt. e) Sie verbinden sich von unterwegs aus über eine mittels VPN (Virtual Private Network) gesicherte WLN Verbindung zum Netzwerk und können die Pakete mit 10kb/s übertragen. Welche Konsequenzen ergeben sich durch Ihre Verbindung in ezug auf die Übertragungszeit?

2 ufgabe 3: Netzwerke IPv6 Gegeben ist folgende IPv6-dresse in IR Notation: 0192:0000:0000::00:0000: /96 a) Geben Sie die dresse in minimaler Notation (vgl. oliensatz 18 Netzwerkprotokolle, olie 41) an! b) Wandeln Sie die gegebene dresse in eine reine IPv6-dresse ohne ezimalteil um! c) Wie viele Hosts sind im gegebenen Netzwerk adressierbar? d) Teilen Sie das Netzwerk in (= 2 30 ) Teile auf und geben Sie folgende Informationen an: ie erste für einen Host verwendbare IP-dresse des ersten und des letzten Teilnetzes in IR Notation, unter der nnahme, dass der Router immer die dresse 0 des jeweiligen Teilnetzes bekommt. ie roadcast-dresse des ersten und des letzten Teilnetzes. ufgabe 4: Netzwerke Subnetting Sie bekommen vom Provider für Ihr irmennetz das Netzwerk mit Subnetzmaske zugewiesen. Sie wissen außerdem, dass Ihr irmennetz Teil eines /16 Netzwerkes Ihres Providers ist. a) Wie lautet die Netzadresse des übergeordneten Gesamtnetzes Ihres Providers in IR-Notation? b) Wie lautet die Netzadresse Ihres irmennetzes in IR-Notation? c) Wie viele Teilnetze in der Größe Ihres irmennetzes kann der Provider mit dem übergeordneten Gesamtnetz vergeben? d) Geben Sie den verwendbaren IP-dressbereich Ihres irmennetzes an. e) Sie wollen Ihr irmennetz in gleich große Teilnetze aufteilen, wobei pro Teilnetz jeweils 510 Hostadressen verfügbar sein sollen. Geben Sie folgende Informationen an: (1) Netzadressen aller Teilnetze (2) verwendbaren IP-dressbereich des ersten, zweiten und letzten Teilnetzes (3) verwendete Subnetzmaske (4) roadcast-dresse des ersten, zweiten und letzten Teilnetzes f) Im Netzwerk befindet sich ein Router mit der IP-dresse , der dahinter per NT ein eigenes /24 Netzwerk aufspannen soll. Geben Sie für das Netzwerk hinter der NT einen gültigen IP-dressbereich sowie die Subnetzmaske an.

3 ufgabe 5: Netzwerke Routing Gegeben ist folgende Routing-Tabelle: Zieladresse Netzmaske Gateway Interface on-link ei jedem Paket, das zugestellt werden muss, wird die Routing-Tabelle von oben nach unten nach einem passenden intrag durchsucht. On-link bedeutet, dass sich der dressraum im lokalen Netz befindet und die Pakete direkt zugestellt werden können. a) Über welches Interface werden Pakete an die IP-dresse gesendet? b) Wie viele dressen stehen im lokalen Netz für Hosts zur Verfügung? c) Welcher Gateway ist für die IP-dresse zuständig? d) Wohin wird die IP-dresse geroutet? e) Wohin wird die IP-dresse geroutet? f) Geben Sie eine IP-dresse an, die auf Interface geroutet wird oder begründen Sie, warum es eine solche dresse bei der vorliegenden Routing-Tabelle nicht geben kann! ufgabe 6: Scheduling Preemptive Scheduling ie folgende Prozessliste soll mit verschiedenen Scheduling-lgorithmen abgearbeitet werden. s liegt jeweils präemptives Scheduling vor. Verwenden Sie die angegebenen Symbole beim intragen! Prozess Startzeit Laufzeit Priorität Zustand Symbol RUNNING X RY LOK SUSPN S a) Priority Scheduling, wobei höhere Prioritäten höhere Werte haben. ei gleicher Priorität wird die Scheduling-ntscheidung mit weniger ontext Switches bevorzugt:

4 b) Shortest Job irst, bei gleicher Laufzeit wird der Prozess mit der kürzesten Restlaufzeit bevorzugt. ufgabe 7: Scheduling Non-Preemptive Scheduling ie folgende Prozessliste soll mit verschiedenen Scheduling-lgorithmen abgearbeitet werden. Prozess stellt dabei eine esonderheit dar, da er im zweiten Takt seiner usführung via ialogfenster eine enutzereingabe einfordert und die verbleibenden zwei Takte erst nach entsprechender ingabe ausführt. Gehen Sie davon aus, dass der enutzer im fünften Takt nach rscheinen des ialogfensters die ingabe tätigt und der Prozess mit dem nächsten Takt wieder zur usführung bereit ist. s liegt jeweils nicht-präemptives Scheduling vor. Verwenden Sie die angegebenen Symbole beim intragen! Prozess Startzeit Laufzeit Priorität Zustand Symbol RUNNING X RY LOK SUSPN S a) Priority Scheduling, wobei höhere Prioritäten höhere Werte haben. ei gleicher Priorität wird der Prozess mit der kürzesten Restlaufzeit bevorzugt. b) Shortest Remaining Time, bei gleicher Restlaufzeit wird der Prozess mit der höchsten Priorität bevorzugt.

5 ufgabe 8: Multicore-Scheduling uf einem Multiprozessorsystem mit zwei PUs arbeitet der Scheduler nach einem Round Robin-Verfahren mit Zeitscheibenlänge drei. er Scheduler verwendet eine gemeinsame Warteschlange (Ready-Queue) zur Verwaltung der Prozesse. r wird immer nur alle drei Zeiteinheiten, am nde einer Zeitscheibe, aktiv. Sollte ein Prozess daher vor dem nde der Zeitscheibe terminieren, wird der jeweiligen PU erst am nde der Zeitscheibe ein neuer Prozess zugeteilt. er Scheduler weist die beiden PUs den ersten beiden Prozessen in der Warteschlange nach folgendem Verfahren zu, wobei die PUs durch eine fix vergebene PU-Nummer (1 und 2) identifiziert werden: in unterbrochener Prozess wird bevorzugt an jene PU vergeben, auf der er zuletzt ausgeführt wurde. er andere Prozess wird dann an die jeweils andere PU vergeben. alls eine bevorzugte Zuordnung nicht möglich ist, werden die Prozesse in der Reihenfolge, in der sie aus der Warteschlange entnommen wurden, vergeben: lso der erste Prozess an PU 1, der zweite Prozess (falls vorhanden) an PU 2. Nach blauf der Zeitscheibe werden die laufenden Prozesse in aufsteigender Reihenfolge der PU- Nummern in der Warteschlange hinten angereiht. uf dem System werden die folgenden Prozesse abgearbeitet: Prozess Startzeit Laufzeit a) Stellen Sie den blauf der Prozesse bis grafisch dar: PU 1 PU 2 PU 1 PU 2 PU 1 PU 2 PU 1 PU b) Geben Sie den jeweiligen Zustand der Warteschlange jeweils am nde einer Zeitscheibe an, und zwar nachdem die laufenden Prozesse unterbrochen und in die Warteschlange eingereiht wurden und bevor der Scheduler die nächsten beiden Prozesse an die PUs vergeben hat. Zeitpunkt : 3: 6: 9: 12: 15:

6 ufgabe 9: Interprozesskommunikation Race onditions Gegeben sind zwei Prozesse, die Textdaten über ein gemeinsames rray austauschen. ie Prozesse benutzen dazu zwei efehle: read([i])... liest das Zeichen an der i-ten Position von write([i],c)... schreibt das Zeichen c an die i-te Position von ie Prozesse sind wie folgt programmiert, wobei jeder efehl (1 bis 7) genau einen Takt zur usführung benötigt: process1() { 1: read([1]); 2: read([2]); 3: read([3]); 4: read([4]); 5: read([5]); 6: read([6]); 7: read([7]); } process2() { 1: write([1], ); 2: write([2], h ); 3: write([3], a ); 4: write([4], r ); 5: write([5], l ); 6: write([6], i ); 7: write([7], e ); } rray ist zu eginn folgendermaßen belegt: Index [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Initialbelgegung S n o o p y a) ngenommen, die beiden Prozesse werden auf einem System wie folgt ausgeführt: process1 process Welche (falsche) Zeichenkette wird von process1() gelesen? b) Zeigen Sie, wie durch den insatz eines Semaphors S sichergestellt werden kann, dass immer eine korrekte Zeichenkette gelesen oder geschrieben wird. Wie müssen die beiden Prozesse modifziert werden? c) ie beiden modifzierten Prozesse werden auf einem System mit Round Robin Scheduling und Zeitscheibenlänge zwei ausgeführt. process1() startet wieder in Takt 0, process2() in Takt 4. Zeichnen Sie das resultierende blaufdiagramm! process1 process

7 ufgabe 10: Interprozesskommunikation Semaphore Gegeben ist das blaufdiagramm dreier Prozesse, und. ie Prozesse verwenden eine gemeinsam genutzte Ressource, anhand derer sie kommunizieren können. er Zugriff auf diese Ressource wird mithilfe eines Semaphores S synchronisiert. ie ausgeführten Semaphor-Operationen dauern genau einen Takt und sind im blaufdiagramm eingezeichnet. a) Tragen Sie in den mit S: gekennzeichneten freien eldern unterhalb des iagramms die jeweiligen Werte des Semaphors zwischen den efehlen (nach usführung des ersten bzw. vor usführung des zweiten) ein! b) Tragen Sie in den mit Zustand gekennzeichneten eldern den Zustand ein, in dem sich der jeweilige Prozess befindet! Zustand Symbol RUNNING X RY LOK SUSPN S S: 1 Zustand c) Welcher Scheduling-lgorithmus könnte hier zur nwendung gekommen sein?