2. Programma

MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
HOGESCHOOL ROTTERDAM / CMI
Operating Systems
TIRCMS02 en TIRCMS03
Aantal studiepunten: 2 ects per module
Modulebeheerder: L.V. de Zeeuw
Goedgekeurd door:
(namens toetscommissie)
Datum:
TIRCMS02-03 24-7-2017
1
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Modulebeschrijving
Modulenaam:
Modulecode:
Aantal studiepunten
en
studiebelastinguren:
Vereiste voorkennis:
Werkvorm:
Toetsing:
Leermiddelen:
Computersystemen (Besturingssystemen)
TIRCMS02/TIRCMS03
2 ects
Activiteit
Eenheid [uur Aantal [wkn]
Hoorcollege
2
8
Begeleide practica
2
8
Literatuurstudie (theorie)
2
8
Toets voorbereiding
8
1
Totaal
TIRCPS01 (Computersystemen)
Hoorcollege en practicum
Schriftelijk tentamen (open vragen), practicumopdrachten
Boek:
Uren
16
16
16
8
56
Titel:
Auteur:
Uitgever:
ISBN
Operating Systems ( Design and Implementation) 3/E
A.S. Tanenbaum
Prentice Hall , 1997
ISBN-10: 0131429388
ISBN-13: 9780131429383
Practicum handleiding TIRCMS02/TIRCMS03
Deze module wijzer, ondersteunend materiaal, practicum handleiding, powerpoint
presentaties, etc: http://www.misc.hro.nl/telematica/
Draagt bij aan (HBO-i)
 Analyseren (niveau 1)
competentie:
 Ontwerpen (niveau 1)
 Realiseren (niveau 1)
De modules TIRCMS02 en TIRCMS03 hebben als doel om de student inzicht en
Leerdoelen:
vaardigheid te geven in operating systemen.
Inhoud:
TIRCMS02
TIRCMS03
1 introduction
What is an operating system?
History of operating systems
Operating system concepts
System calls
Operating system structure
2 processes
Introduction to processes
Interprocess communication
Classical ipc problems
Scheduling
Opmerkingen:
Modulebeheerder:
Datum:
TIRCMS02-03 24-7-2017
4 memory management
Basic memory management
Swapping
Virtual memory
Page replacement algorithms
Design issues for paging systems
Segmentation
5 file systems
Files
Directories
File system implementation
Security
Protection mechanisms
3 input/output
Principles of i/o hardware
Principles of i/o software
Deadlocks
Ram disks
Practicum programmeren in C (hardware niveau).
1. Aanroep system-calls (bv de klok uitlezen, file openen)
2. Compileren
3. Linken en loaden
4. Debuggen (registers en geheugen, IO)
Geen
L.V. de Zeeuw
10 juni 2011
2
MODULEWIJZER
1.
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Algemene omschrijving
De modules TIRCPS02 en TIRCPS03 gaan over operating systems ( besturingssystemen). De aandacht
van hedendaagse operting systems gaat veel uit naar het configureren en installeren van de verschillende
operating systems. Deze modules proberen een theoretische achtergrond te bieden voor de meest
gebruikte operating systemen. Alle moderne besturingsystemen zijn in de taal C geschreven. C vormt nog
steeds de basis van vele applicaties. De programmeertaal is eenvoudig van opzet en efficient op het
gebied van performance en flexibiliteit. Hoewel C niet de ideale programmeertaal is voor grote applicaties
met gebruikers interfaces is het wel de basis van het besturingssysteem, drivers en low-level API’s. Beide
modules richten zich daarom ook op C.
1.1
Inleiding
Een goed inzicht in de concepten van operating systems vergemakkelijkt het installeren en beheren van
een operationeel operating system.
1.2
Relatie met andere onderwijseenheden
Als voorkennis is de kennis uit TIRCMS01 (Computersystemen 1) noodzakelijk. De theorie voor operating
systems leert men niet alleen uit een boek, daarom wordt gelijktijdig een praktijkum aangeboden. Het
practicum richt zich op het schijven van programma’s in de kernel in C
1.3
Boek:
Leermiddelen
Titel:
Auteur:
Uitgever:
ISBN
Operating Systems ( Design and Implementation) 3/E
A.S. Tanenbaum
Prentice Hall , 1997
ISBN-10: 0131429388
ISBN-13: 9780131429383
Practicum handleiding TIRCMS02/TIRCMS03
Deze module wijzer, ondersteunend materiaal, practicum handleiding, powerpoint presentaties, etc:
http://www.misc.hro.nl/telematica/
2.
Programma
TRICMS02
Week
1
Hoorcollege
1 Introduction
Practicum
Zie practicum dictaat
2
3
4
5
6
7
8
Bespreking opgaven
2 Processes
2 Processes
Bespreking opgaven
3 Input/output
3 Input/output
Bespreking opgaven en
voorbeeldtentamen
Uitloop
Tentamen
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
9
10
TIRCMS02-03 24-7-2017
Opgaven
Te maken opgaven
worden in de les
meedegedeeld.
3
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
TIRCMS03
Week
1
Hoorcollege
4 Memory management
Practicum
Zie practicum dictaat
2
3
4
5
6
7
8
4 Memory management
4 Memory management
Bespreking opgaven
5 File systems
5 File systems
5 File systems
Bespreking Opgaven en
voorbeeld tentamen
Uitloop
Tentamen
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
Zie practicum dictaat
9
10
TIRCMS02-03 24-7-2017
Opgaven
Te maken opgaven
worden in de les
meedegedeeld.
4
MODULEWIJZER
3.
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
Toetsing en beoordeling
3.3 Procedure
Het theoretische deel van de module wordt afgesloten met een tentamen. Hiervoor krijgt met een cijfer.
Voor het practicumgedeelte wordt ook een cijfer gegeven. Het eindcijfer is het gemiddelde (afgerond op
geheel cijfer) van de cijfers voor het tentamen en het practicum, mits voor elk onderdeel minimaal een
vier is behaald.
Theoretisch deel:
 Het (her) tentamen bestaat uit open theorie vragen (kennis vragen) die evenwichtig zijn verdeeld
over de leerstof.
 Een voorbeeld tentamen is bijgevoegd en wordt in de laatste les besproken.
 Tijdens het tentamen mogen aantekeningen, boeken, de uitgeprinte (!) powerpoint presentaies
gebruikt worden.
 Een eenvoudige rekenmachine is toegestaan, maar niet als applicatie op PC/Laptop of
Smartphone
 Er mag géén gebruik worden gemaakt een PC/laptop/Smartphone.
 Het tentamen duurt maximaal 90 minuten.
 De uitslag van het tentamen wordt binnen twee weken per email meedegedeeld.
 Op afspraak kan de student zijn tentamen inzien en een toelichting vragen op de beoordeling.
Practische deel:
 Aanwezigheid verplicht
 Voor het practicumgedeelte wordt een cijfer gegeven als alle opgaven ingeleverd zijn en
beoordeeld. Per week wordt een deelbeoordeling gegeven voor de opgave die ingeleverd wordt.
Herkansing
 Voor het theoretisch tentamen wordt een herkansing geroosterd in de opvolgende
onderwijsperiode.
3.4 Toetsmatrijs
De toetsmatrijs geeft de relatie weer tussen de de leerdoelen en de vragen dan wel opdrachten van een
toets. Tevens geeft de toetsmatrijs aan op welk niveau het leerdoel getoetst wordt. De opleiding heeft
ervoor gekozen om deze niveau-aanduiding te koppelen aan de Dublin-descriptoren.
Module
Leerdoelen
TIRCM202
Processes
Input/output
Memory
management
File systems
TIRCMS03
Dublindescriptoren
1,2
1,2
1,2
Voorbeeld toets
1,2
13,14,15,16
1,2,3,4
5,6,7,8
9,10,11,12
Dublin-descriptoren:
1. Kennis en inzicht
2. Toepassen kennis en inzicht
3. Oordeelsvorming
4. Communicatie
5. Leervaardigheden
TIRCMS02-03 24-7-2017
5
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
3.5 Voorbeeld toetsvragen
TIRCMS02 - Vraag 1 t/m 8 –maximaal 90 minuten.
TIRCMS03 – Vraag 9 t/m 16 – maximaal 90 minuten.
Processen (TIRCMS02)
1) Welke machine-instructie wordt gebruikt voor het afschermen van zogenaamde kritische gebieden?
Waarom is een dergelijke instructie nodig?
2) Beschouw de volgende jobs met gegeven aankomst- en verwerkingstijd.
Job Aankomsttijd Verwerkingstijd
A
0
7
B
2
2
C
4
3
D
6
1
E
8
4
a) Wat is de verwerkingsvolgorde als het scheduling algoritme is ‘first come first serve’?
b) Wat is de verwerkingsvolgorde als het scheduling algoritme is ‘shortest job next’?
c) Wanneer en in welke volgorde worden deze jobs verwerkt als het scheduling algoritme is ‘round
robin’ met een quantum van 2? Neem aan dat indien gebeurtenissen precies op het zelfde
moment plaats vinden, dat nieuwe jobs voorafgaan aan het beëindigen van jobs, wat vooraf gaat
aan het verlopen van het quantum.
3) Geef voor elk van de volgende beweringen aan of ze ‘waarschijnlijk waar’ of ‘waarschijnlijk onwaar
zijn’. Geef vervolgens in één zin de reden. Er is niet noodzakelijker wijs één goed antwoord.
a) Kleine ‘kwanta’ verbeteren altijd de gemiddelde doorloop tijd van een computersysteem.
b) Een groot ‘kwantum’ is slecht voor interactieve gebruikers bij gebruik van een ‘round robin’
scheduler.
c) De ‘shortest job first’ scheduler is moeilijk te bouwen op een echt operating system.
4) Process state transition diagram.
a) Teken een ‘state transition diagram’ met de toestanden
‘New’,‘Running’,’Blocked’,’Ready’,’Terminated’
b) Kan een proces dat wacht op invoer of uitvoer overgaan naar de toestand ‘terminated’? Geef
een toelichting
Input / Output ((TIRCMS02)
5) Beschouw onderstaande figuur (resource trajecten voor twee processen):
TIRCMS02-03 24-7-2017
6
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
a) Wat is de betekenis van het dubbel gearceerde gebied in bovenstaande figuur?
b) Beschrijf een algoritme dat bij uitvoering van proces A en proces B het dubbel gearceerde
gebied weet te vermijden.
6) Beschouw onderstaande figuur:
a) Voor het ontstaan van een deadlock moet aan vier voorwaarden zijn voldoen. Welke vier
voorwaarden zijn dit?
b) Laat voor de situatie in bovenstaande figuur zien dat aan deze voorwaarden is voldaan en
illustreer dit met een resource graph.
7)
Wat is het essentiële verschil tussen een block special file en een character special file?
8)
Bij het bankiers algoritme met één resource gaan we uit van de volgende beginsituatie:
Totaal beschikbare resources 16
Proces
A
B
C
D
Toegewezen
0
0
0
0
Maximum
7
3
8
6
a) Waarvoor dient het bankiers algoritme?
b) Waarom is de beginsituatie veilig?
c) Neem de tabel over en wijzig de waarden in de kolom Toegewezen zo dat een onveilige
situatie ontstaat.
d) Waarom is de situatie onveilig?
TIRCMS02-03 24-7-2017
7
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
e) Wat is het praktische bezwaar tegen het bankiers algoritme?
Geheugenbeheer (TIRCMS03)
9) Leg uit wat met lokaliteit wordt bedoeld. Geef het verband met virtual memory. Is dit een voordeel of
een nadeel?
10) Geef het verschil aan tussen paginering en segmentering van een virtueel geheugen.
11) Gegeven een geheugenbeheerssysteem met drie geheugenframes en de volgende referentieketen: 1,
2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 3, 2, 1, 3, 1, 3, 2 Hoeveel paginafouten zullen er optreden voor de volgende
paginavervangingsalgoritmen?
a) FIFO (First-In First-Out)
b) LRU (least recently used)
c) MRU (most recently used)
12) Gegeven een virtueel geheugensysteem met de volgende parameters:
• 16 KiB virtuele adresruimte
• een niveau paginering met pagina’s van 1 KiB
• pagina tabel elementen van 1 byte groot
• 8 KiB fysieke adresruimte
a) Vul de paginatabellen in volgens de pijlen op bijgaand antwoordblad. In de eerste kolom komt
het framenummer (binair, en in zo min mogelijk bits), in de rechterkolom komt de valid bit.
b) Geef het fysieke adres (decimaal) van het logische adres 4500 (decimaal) in proces A en in
proces B
Filesystems ((TIRCMS03)
13) Alle soorten UNIX bestanden worden door het besturingssyteem beheerd door middel van i-nodes. In
een Unix System V is de lengte van een blok 1 kilobyte. En kan elk blok 256 blokadressen bevatten.
Bereken de maximum capaciteit van een UNIX bestand uitgaande van 10 directe, aangevuld met
enkelvoudig, dubbel en drievoudige indirecte verwijzingen.
14) Een diskette heeft 40 cilinders. De zoektijd bedraagt 6 ms per cilinder, en de diskette roteert aan 300
toeren per minuut. De transfertijd van een sector is 25 ms. Bij een volledig gefragmenteerde diskette
liggen de opeenvolgende blokken (veronderstel een blok precies even groot als een sector) van een
bestand van 20 blokken gemiddeld 8 cilinders uit elkaar.
a) Hoe lang zal het gemiddeld duren om het oorspronkelijke bestand te lezen van het ogenblik
dat het eerste blok bereikt werd (veronderstel geen cache)?
TIRCMS02-03 24-7-2017
8
MODULEWIJZER
HOGESCHOOL ROTTERDAM/CMI
b) Door te defragmenteren slaagt men erin om de blokken optimaal op de diskette te plaatsen.
Op welke manier zal de defragmentatiesoftware de blokken nu op de diskette plaatsen? Geef
dit visueel weer op bijgaand antwoord blad.
15) Wat is een beschermingsmatrix? Hoe werkt een protectiemechanisme gebaseerd op een
beschermingsmatrix?
16) Noem één voordeel en één nadeel van een grote bloksize voor een filesystem.
TIRCMS02-03 24-7-2017
9