Übersicht zur Vorlesung

Betriebssysteme I

WS'97/98

31.10.97	1. Einführung / 1.1 Aufgabenstellung von Betriebssystemen/ Nutzbarmachung des Rechensystems / DIN 44300 / Betriebsmittel / Betriebsarten: Stapelbetrieb, Gesprächsbetrieb, Echtzeitbetrieb, Serverbetrieb / Schnittstellen für Benutzer, Entwickler und Betreiber
3.11.97	1.2 Epochen der Betriebssytementwicklung / Vierte Generation: "Hochintegrierte Schaltkreise" / Fünfte Generation: "Rechner im WAN" / Bedeutung der Datenverarbeitung aus volkswirtschaftlicher Sicht / Bedeutung des Mehrprogrammbetriebs / 1.3 Aufbauprinzipien von Betriebssytemen / A: Monolithischer Aufbau / Systemaufrufe / B: Schalenorientierter Aufbau
7.11.97	C: Virtuelles Aufbauschema / D: Interprozeßkommunikation / Kern zur Abwicklung der Nachrichtenübertragung / E: Mikrokern-Architekturen / 2. Deadlocks / 2.1 Problemstellung und Formalisierung / Ursprung der Problematik / Diagramm zum Deadlock mit zwei Prozessen / Graphenrepräsentation eines Deadlock
10.11.97	4 notwendige und hinreichende Bedingungen für einen Deadlock / Bsp.: Deadlock in Netzwerken / 2.2. Methoden der Deadlockbehandlung / Deadlockerkennung und Beseitigung / Deadlockvermeidung / Deadlockverhinderung / Deadlockfreier Systemaufbau / Vergleich der Methoden zur Deadlockbehandlung / 2.3. Einfache Strategien der Deadlockbehandlung / Aussetzung der Wait-for-condition / Aussetzung der Circular-wait-condition durch Hierarchisierung
14.11.97	Einfluß der Deadlockbehandlung auf den Grad an Parallelität / 3. Parallelität und Synchronisierung / 3.1. Parallele Prozesse, Begriffsbestimmung: Prozeß, Prozeßtyp, Prozeßinstanz / Prozeßausführung / Parallelausführung auf Einprozessorsystemen, Mehrprzessorsystemen, vernetzten Prozessoren, vernetzten Arbeitsplatzrechnern, Vektor- und Arrayrechnern / Bewertung der Parallelausführung im Gesetz von Amdahl / Anwendungsbereich des Gesetzes von Amdahl
17.11.97	Denkweisen bei parallelen Prozessen nach N. Carriero und D. Gelernter / Anschauungsobjekt: Zugbildungsbahnhof / Denkweisen: ergebnisorientiert, fähigkeitenorientiert, aktionsorientiert / Wertung der Denkweisen
21.11.97	3.2. Parallelität und Synchronisierung / die Parallelanweisung / das Erzeuger-Verbrauch-Problem / Abhängigkeiten zwischen parallelen Prozessen / Erzeugung paralleler Prozesse unter UNIX / Invarianten in der parallelen Prgrammierung / Bedeutung der Synchronisierung / Kategorisierung der Synchronisierungsoperationen
24.11.97	Konsistenzprobleme bei Operationen auf Maschinenebene / Kritische Gebiete / Kritische Gebiete beim Erzeuger-Verbraucher-Problem / 3.3. Entwurf und Verfikation paralleler Prozesse / Ziel: Entwicklung korrekter paralleler Programme / Abstraktion: die atomare Anweisung / Beispiele für atomarisierbare und nicht antomarisierbare Anweisungen / at-most-once-Eigenschaft / Spezifikation der Parallelanweisung / Bsp.: für unabhängige und abhängige Aussagen / Unabhängigkeitsregel
28.11.97	--- Studentenstreik ---
1.12.97	--- Studentenstreik ---
5.12.97	Anwendung der Unabhängigkeitsregel auf die Parallelanweisung - am Beispiel / Regel für die Synchronisierung / 1. Lösung des Erzeuger-Verbraucher-Problems mit feingranularer Synchronisierung / 2. Lösung des Erzeuger-Verbraucher-Problems mit grob-granularer Synchronisierung
8.12.97	Systematischer Entwurf einer Lösung zum Problem des gegenseitigen Ausschlusses / Spezifikation des gegenseitigen Ausschlussen / Betreten und Verlassen des kritischen Gesetzes / Berechnung der schwächsten Verbindung für das Betreten und Verlassen / kanonische und vereinfachte Lösung zum Problem des gegenseitigen Ausschlusses / Eigenschaften von parallelen Programmen: Sicherheit, Lebendigkeit, Fairneß, Symmetrie / Zielsetzung der Fairneßeigenschaft / schwache und starke Fairneß / Beispiele zur schwachen und starken Fairneß
12.12.97	3.4. Elementare Synchronisierungsmethoden / Lösungsschema beim gegenseitigen Ausschluß / Gütekriterien für Lösungen zum gegenseitigen Ausschluß / Dekkersche Lösungen zum gegenseitigen Ausschluß / Deadlock / Livelock / Symmetrie / Lösung nach Peterson / gegenseitiger Ausschluß durch Sperren der Interrupts
15.12.97	Synchronisierung mit Hilfe eines Test-and-set-Befehls / 3.5. Semaphore / Abstrakter Datentyp Semaphor / Zustandsmodell in der Prozeßverwaltung / Regeln für P(s) und V(s) / Schützen eines kritischen Gebietes mit Semaphoren / Lösung des Erzeuger-Verbraucher-Problems für jeweils einen Erzeuger und Verbraucher bzw. für beliebig viele Erzeuger und Verbraucher
19.12.97	Implementierung der Semaphoroperationen mit Hilfe von Systemaufrufen / die Semaphorvariable in der Implementierung / 3.6 Paradigmen der parallelen Programmierung / Was ist ein Paradigma? / Wichtige Paradigmen der parallelen Programmierung / das Leser-Schreiber-Problem / Abstakte Operationen / Spezifikation des Problems mit den Zuständen F,L und S / Umsetzung der abstrakten Operationen in ein Protokoll für den Leser und den Schreiber / Umsetzung der protokollspezifischen Operationen unter Beachtung der Spezifikation
5.1.98	Diskussion der 2. Lösung des Leser-Schreiber-Problems / Skizze eines Beweises zur Deadlockfreiheit / Livelockgefahr bei der 2. Lösung / 3. Lösung des Leser-Schreiber-problems mit der Blockade von Lesern, sobald schreibwillige Prozesse vorhande sind / Skizze des Fünf-Philosophen-Problems / Rahmen fü die Lösung des Fünf-Philosophen-Problems / 1. Lösung auf der Basis von Semaphoroperationen / Diskussion der Deadlockproblematik und geeigneter Maßnahmen / syntaktische und semantische Symmetrie / 2. deadlockfreie Lösung durch Brechen der Symmetrie
9.1.98	3.7 Monitore / Abstraktionsobjekt für eine gekapselte Datenstruktur und die entsprechenden Operationen / strukturierte Programmentwickling mit Monitoren / Monitore und parallele Prozesse / Prozesse (aktiv) und Monitore (passiv) / programmiertechnischer Umgang mit Monitoren / Erzeuger-Verbraucher-Problem mit Monitoren / Synchronisierung im Monitor mit den Operationen WAIT und SIGNAL auf dem Datentyp CONDITION
12.1.98	Zustandsmodell für Monitore/ Zustandsmodell für Prozesse im Monitor / Zustandsdiagramm / Entwurf und Verifikation mit Monitoren / Monitorinvariante und ihre Gültigkeitspunkte / Regeln für WAIT- und SIGNAL-Operationen / das Erzeuger-Verbraucher-Problem in Modula-2 / Beweis der Korrektheit
16.1.98	Varianten und Spezialisierungen des Monitorkonzeptes / SW = signal and wait, SC = signal and continue, SU = signal and urgent wait / Realisierungen des Monitorkonzeptes in verschiedenen Programmiersprachen / 4. Modellbildung und Leistungsanalyse bei Rechensystemen / 4.1 Einführung / Beispiele für dienstleistende Systeme / Sichten von Betreibern und Benutzern / Gesichtspunkt: verlorene Zeit / Leistungsbewertung, Leistungsanalyse, Simulation, Benchmarks, Modellbildung und Analyse / Zielsetzung der Modellbildung und Analyse / Grundmodell: Bedienstation / Ankunftsrate, Bedienrate, Auslastung
19.1.98	4.2 Der Ankunftsprozeß / Was ist ein Zufallsprozeß? / Annahmen über den Ankunftsprozeß: Unabhängigkeit, Singularität, Stationarität / Herleitung der Poisson-Verteilung
23.1.98	Verlauf der Poisson-Verteilung in Abhängigkeit von der Zeit / Verteilungen und Verteilungsfunktionen / Beispiel: Poisson-Verteilung beim Fallen der Tore an einem Spieltag der Fußballbundesliga / Herleitung der Poisson-Verteilung über Intervallverkürzung
26.1.98	4.3 Eigenschaften der Poisson-Verteilung / Mittelwert der Ankünfte bis zum Zeitpunkt t / Zwischenankunftszeiten / Exponentialverteilung der Zwischenankunftszeiten bei Poisson-verteilten Ankünften / die Markov-Eigenschaft der Exponentialverteilung / Zusammenhang zwischen der Poisson-Verteilung, der Exponentialverteilung und der Markov-Eigenschaft
30.1.98	4.4 Der Satz von Little / Anwendbarkeit auf stationäre Systeme / Herleitung des Satzes von Little über die Gleichheit von akkumulierter Verweildauer und dem Integral über die Anzahl der Aufträge im System / Anwendung des Satzes von Little auf die Komposition von Systemen / Notation von Kendall
2.2.98	4.5 M/M/1-Systeme / Markov-Eigenschaft des Geburts- und Sterbeprozesses N(t) / Aufstellung der Formel für P[N(t)=i] / zeitkontinuierliche Markov-Ketten / Existenz einer stationären Verteilung
6.2.98	Bsp.: Markov-Kette und Lösung des zugehörigen linearen Gleichungssystems / Lösung des Gleichungssystems für die Zustände eines M/M/1-Systems / Berechnung von E[N] / Berechung von E[W] und Diskussion der Abhängigkeiten / Gegenüberstellung der Betreiber- und Benutzersicht
9.2.98	4.6 Verallgemeinerung des M/M/1-Systems / Geburts- und Sterbeprozesse / Bsp.: Vergleich verschiedener Systemverbesserungen / Spezialfälle von M/M/1-Systemen: M/M/n, M/M/n/r, M/M/1//N / 4.7 Ein Blich auf M/G/1-Systeme / Formel für E[N] / Hyperexponentialverteilung, Erlang-Verteilung / Vergleich der Systeme mit M/M/1
13.2.98	Veranstaltung mit sd&m
16.2.98	Klausur
20.2.98	Rückgabe der Klausur

Editor: David Polock
Letzte Änderung: 13.03.00