Einführung in Betriebssysteme

Aufgabe 1. Was charakterisiert Mikrokernelbetriebssysteme?

Alle Dienste sind in einem Prozess

Dienste sind auf mehrere Prozesse verteilt

Fehlerhafte Dienste können meistens neu gestartet werden

Effizienz

Echtzeitfähigkeit

Grafik ist zentraler Bestandteil des Betriebssystemkerns

Nur elementare Dienste und Gerätetreiber sind im Kernel

Anwendungsprogramme kommunizieren direkt über System Call Interface

Anwendungsprogramme kommunizieren indirekt über Nachrichten mit dem Kernel und den Diensten

Lösung.

Alle Dienste sind in einem Prozess

Dienste sind auf mehrere Prozesse verteilt

Fehlerhafte Dienste können meistens neu gestartet werden

Effizienz

Echtzeitfähigkeit

Grafik ist zentraler Bestandteil des Betriebssystemkerns

Nur elementare Dienste und Gerätetreiber sind im Kernel

Anwendungsprogramme kommunizieren direkt über System Call Interface

Anwendungsprogramme kommunizieren indirekt über Nachrichten mit dem Kernel und den Diensten

Aufgabe 2. Nenne jeweils drei komplementäre Vorteile-Nachteile die Mikro- von monolitischen Kernelbetriebssystemen unterscheiden (+: Vorteil, -:Nachteil, jeweils gegenseitig, nur + nennen, also z.b Mikro + lustig bedeutet Mono - traurig/nicht lustig).

Lösung.

Mikrokernel: + Gut wartbar + Stabilität + Kompakt + Sicher(heit validierbar) + Skalierbar + Kurze Startzeiten + Minimal / KISS Prinzip
Monolitischer Kernel: + Effizienz + Ladefähig ohne Dateisystem + Anwendungsprogramme können schnell und effizienz Kernelfunktionen ausführen + Der Markt siegt + Akzeptanz + Tradition (es gibt außer Effizienz kein wirklichen Gründe für Monosysteme)

Basekernel OS

Lade das baserkernel OS Softwarepkate herunter: http://git.edu-9.de/sbosse/basekernel (es kann das Repository als ZIP gebündelt heruntergeladen werden)
Packe alles in einem Unterverzeichnis aus

Es gibt folgende Struktur:

kernel: Quellcode des Kernels
lib: Quellcode der Standard C Bibliothek
user: Quellcode von Anwendungsprogrammen
include: Header Dateien für Kernel usw.
webv86: x86 Browser VM

Aufgabe. Wechsle in das kernel Quellcode Verzeichnis. Suche nach (C) Dateien die die goto Anweisung enthalten. Benutzte dazu z.B. grep. Öffne diese Dateien mit einem Texteditor. Frage: Wie wird dort goto verwendet? Gibt es Vorwärts-, Rücwärts- oder gar Interfunktionssprünge? Wo befinden sich die Labels? Wofür wird also goto dort meistens verwendet?

Lösung.

C Programmierung

Hinweise

In dieser Übung wird ein eingebauter C-JS Transpiler verwendet. Die Ausführung der einzelnen Aufgaben wird unabhängig in einem eigen Kontext ausgeführt. jede teilaufgabe benötigt eine main Funktion! Es gibt nur eine C Stdlib Header Datei: clib.h. Diese muss immer eingebunden werden.

Zeigerprogrammierung

Aufgabe. Es soll eine swap(int *a,int *b) Funktion für zwei Ganzzahl Variablen und eine zyklische Rotationsfunktion rot(int *a,int *b, int *c,char dir) für drei Variablen mit Zeigerreferenzen programmiert werden. Dabei bedeutet dir='L' eine Linksrotation, d.h. (a:=b,b:=c,c:=a), und dir='R' eine Rechtsrotation (a:=c,b:=a,c:=b). Da weder Vertauschung noch Rotation sequenziell direkt mit den Variablen ausgeführt werden können müssen gengend aber nur maximal erforderlich temporäre Variablen verwendet werden. Teste für die Werte (a=1,b=2,c=3).

Zeigerreferenzen als Funktionsargumente (Teil 1)

#include "clib.h"
void swap(int *a,int *b) {
  TODO
}
void rot(int *a,int *b, int *c,char dir) {
  TODO
}

int main() {
  a=1;b=2;c=3;
  TODO swap a b
  TODO rot a b c mit dir='L'
  TODO print results
}

▸

ℙ

[]

✗

≡

Lösung.

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

Aufgabe. Führe jetzt die drei Variablen a,b, und c als Zeiger ein und reserviere mit malloc genügend Speicher (auf dem Heap), führe obige Operationen noch einmal mit den Zeigern durch, gebe Ergebniss aus, gebe den Speicher wieder frei.

Zeigerreferenzen als Funktionsargumente (Teil 2)

#include "clib.h"
void swap(int *a,int *b) {
  TODO (wie oben)
}
void rot(int *a,int *b, int *c,char dir) {
  TODO (wie oben)
}

int main() {
  int *pa,*pb,*pc;
  TODO malloc pa pb pc
  TODO init pa pb pc
  TODO swap pa pb
  TODO rot pa pb pc mit dir='L'
  TODO print results
  TODO free
}

▸

ℙ

[]

✗

≡

Lösung.

aW50IG1haW4oKSB7CiAgaW50ICpwYSwqcGIsKnBjOwogIHBhPShpbnQqKW1hbGxvYyhzaXplb2YoaW50KSk7CiAgcGI9KGludCopbWFsbG9jKHNpemVvZihpbnQpKTsKICBwYz0oaW50KiltYWxsb2Moc2l6ZW9mKGludCkpOwogICpwYT0xOyAqcGI9MjsgKnBjPTM7CiAgc3dhcChwYSxwYik7CiAgcm90KHBhLHBiLHBjLCdMJyk7CiAgcHJpbnRmKCJhPSVkIGI9JWQgYz0lZFxuIiwqcGEsKnBiLCpwYyk7CiAgZnJlZShwYSk7IGZyZWUocGIpOyBmcmVlKHBjKTsKfQ==

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