Operating Systems Samenvatting boek

Het is belangrijk dat een besturingssysteem efficiënt gebruik maakt van de hardware. Zijn er situaties waarin het misschien interessant kan zijn om dit principe te laten varen en computerbronnen te “verspillen”?

Answer: Ja, wanneer een pc ontworpen is voor één gebruiker die alle bronnen voor zich kan opeisen is het BS vooral met een accent op gebruiksvriendelijkheid ontwikkelt. Het gebruik van bronnen wordt volledig genegeerd. De prestaties van het systeem zijn wel belangrijk, maar de eisen die 1 gebruiker stelt vormen geen probleem voor het gebruik van de bronnen.

Is het nodig dat een besturingssysteem applicaties zoals webbrowsers, mailclients e.d. bevat? Zoek zowel een argument voor als een argument tegen.

Answer: Nee, bijv. microkernels gaan zoveel mogelijk van de kernel naar “user” space verhuizen en de communicatie tussen user modules gebeurt m.b.v. message passing. Hierdoor kan men makkelijker de microkernel uitbreiden, het BS makkelijker herschrijven voor nieuwe architecturen en dit is betrouwbaarder (minder uitvoering in kernelmode) en veiliger.

Welke rol spelen kernelmode en usermode bij de beveiliging?

Answer: Om zo het BS af te schermen van fouten die door de gebruiker zijn veroorzaakt (en gebruikers van elkaar afschermen). Tijdens opstarten systeem wordt hardware in monitor mode geïnitialiseerd en worden gebruikersprocessen in user-mode gestart. Bij elke trap of interrupt schakelt hardware over van user naar monitor mode. Machine-instructies die schade kunnen aanrichten moeten enkel in monitor mode door hardware kunnen uitgevoerd worden = geprivilegieerde instructies. Wanneer het systeem dit in user mode probeert uit te voeren wordt een trap gegenereerd en behandelt de hardware deze als niet toegestaan in plaats van ze uit te voeren.

Bespreek de voor- en nadelen van een microkernel.

Answer: 1) Men kan makkelijker de microkernel uitbreiden, meestal wijzigingen op kleine schaal, het BS makkelijker herschrijven voor nieuwe architecturen, alle nieuwe services worden aan de gebruikersruimte toegevoegd zodat er geen wijzigingen in de kernel vereist zijn. 2) De microkernel is betrouwbaarder (minder uitvoering in kernelmode) en veiliger omdat meeste services worden uitgevoerd als gebruikersprocessen i.p.v. kernelprocessen. Als een service niet beschikbaar is, heeft dit geen invloed op de rest van het BS. 3) Prestaties nemen af naarmate de overhead van de systeemfuncties toeneemt, er moet constant geswitcht worden, dit kan opgelost worden door lagen uit de gebruikersruimte in de kernel onder te brengen en die beter op elkaar af te stemmen.

Wat is het verschil tussen harde en zachte realtime systemen?

Answer: Harde: - Alles gebeurt binnen bepaalde tijdsbeperking - Secundaire opslag beperkt of afwezig (veroorzaakt teveel variabele vertragingen) - Opslag in ROM - Niet in timesharing systemen of gewone BS Zachte: - Realtime processen krijgen voorrang op andere - Tijdsbeperking niet gegarandeerd - Gemakkelijker te implementeren in gewone BS

Waarom kan je een gemiddeld besturingssystemen niet zomaar als hard realtime systeem inschakelen?

Answer: Omdat de meest geavanceerde voorzieningen die andere BS kenmerken ontbreken, aangezien deze de gebruiker vaak van de hardware scheiden en tot onzekerheid leiden over de tijd die nodig is om een bewerking uit te voeren.

Wat wordt verstaan onder “graceful degradation” bij multiprocessorsystemen?

Answer: Fouttolerante systemen, de mogelijkheid om tijdens een storing diensten te kunnen blijven aanbieden naargelang het aantal apparaten dat nog storingvrij werkt. Bijv als bij asymmetrische multiprocessing de master uitvalt, hopen dat de slave dit opvangt, bij symmetrische multiprocessing vangen de andere processors dit sowieso op.

Sommige oude computers beschermden het besturingssysteem door het in een stuk geheugen te plaatsen dat niet kon gewijzigd worden, niet door de gebruikersapplicaties maar ook niet door het besturingssysteem zelf. Bedenk enkele moeilijkheden die hierdoor ontstaan?

Answer: Het geheugen kan nooit vrijgemaakt worden en zal misschien vollopen met instructies die wachten om uitgevoerd te worden maar door problemen niet kunnen uitvoeren.

Hoe kan een timer gebruikt worden om de huidige tijd/datum te bepalen?

Answer: Een timer-interrupt signaleert dat een bepaalde periode is verstreken, zodat het BS de huidige tijd kan bepalen op basis van een specifieke beginwaarde. Bijv. wanneer elke seconde een interrupt optreedt en er al 120 interrupts zijn afgehandeld sinds het systeem heeft meegedeeld dat het 13u was, is het op dit moment 13:02. Maar de tijd die nodig is om interrupts te verwerken leidt er vaak toe dat de softwareklok achterloopt.

Bespreek wat er gebeurt als een applicatie in- of uitvoer probeert te doen?

Answer: De CPU laadt de gegevens in de juiste registers van de apparaatcontroller, die analyseert vervolgens de inhoud van deze registers om te bepalen welke actie moet worden ondernomen. Als de controller bijvoorbeeld een aanvraag vindt om gegevens te lezen, begint deze gegevens over te dragen van het apparaat naar de lokale buffer. Zodra de gegevensoverdracht is voltooid, deelt de apparaatcontroller dit aan de CPU mee door een interrupt te geven. Nadat de I/O wordt gestart wordt er aan synchrone of asynchrone I/O gedaan.