Betriebssysteme HIT 3: Multithreading
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Questions and Answers

Was beschreibt einen Prozess in einem Betriebssystem?

  • Eine unterbrochene Programmausführung
  • Ein Netzwerkdienst, der kontinuierlich läuft
  • Eine Instanz eines Programms, das ausgeführt wird (correct)
  • Ein statisches Programm ohne Dateizugriff

    • Welcher Zustand gehört nicht zu den Zuständen eines Prozesses?

  • Laufend
  • Warte
  • Hiberniert (correct)
  • Beendet

    • Was ist ein Merkmal von Multithreading im Vergleich zu Single-Thread-Prozessen?

  • Es kann mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen. (correct)
  • Es verwendet mehr Speicherressourcen.
  • Es ist langsamer in der Ausführung.
  • Es reduziert die Komplexität der Programmierung.

    • Was beschreibt den Scheduler in einem Betriebssystem?

    <p>Ein Algorithmus zur Zuweisung von CPU-Zeit an Prozesse</p> Signup and view all the answers

    Welches Beispiel beschreibt am besten den Einsatz von Threads in einem Computerspiel?

    <p>Multiplayer-Kommunikation geschieht in einem separaten Thread.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Unterscheidung zwischen User- und Kernel-Threads?

    <p>Kernel-Threads können direkt vom Betriebssystem verwaltet werden.</p> Signup and view all the answers

    Was ist die Hauptfunktion eines Prozesskontrollblocks (PCB)?

    <p>Verwaltung und Bereitstellung von Prozessinformationen</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt den Begriff 'Threadwechsel' in einem Multithreading-System?

    <p>Der Wechsel von einem laufenden Thread zu einem anderen</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine Ursache für die Prozesserzeugung?

    <p>Systemstart</p> Signup and view all the answers

    Wie viele Prozesse können gleichzeitig auf demselben Programm laufen?

    <p>Drei oder mehr Prozesse</p> Signup and view all the answers

    Welcher der folgenden Fehler kann zur unfreiwilligen Beendigung eines Prozesses führen?

    <p>Speicherschutzverletzung</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht beim Prozesswechsel in einem CPU-Kern?

    <p>Der aktuelle Befehlszähler wird gespeichert und neu geladen.</p> Signup and view all the answers

    Was sind Daemons?

    <p>Prozesse, die im Hintergrund auf Ereignisse warten.</p> Signup and view all the answers

    Wie wird der Befehlszähler in einem Prozess verwaltet?

    <p>Er wird in jedem Prozess-Speicherbereich mitgeführt.</p> Signup and view all the answers

    Welcher der folgenden Punkte ist kein Grund für die Prozessbeendigung?

    <p>Eine Benutzeranfrage wurde gestellt.</p> Signup and view all the answers

    Was bedeutet es, dass ein Prozess auf demselben Programm basiert?

    <p>Er operiert unabhängig, hat jedoch gemeinsame Ressourcen.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt einen Grund, warum ein aktiver Prozess inaktiv wird?

    <p>Er wartet auf ein Ereignis.</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Hauptzweck des Schedulers?

    <p>Die CPU-Verarbeitung zwischen Prozessen zu wechseln.</p> Signup and view all the answers

    Was enthält der Prozesskontrollblock?

    <p>Die Datenstrukturen für die Dateiverwaltung.</p> Signup and view all the answers

    Welcher Zustand wird nicht im Prozesskontrollblock dargestellt?

    <p>aktualisierend</p> Signup and view all the answers

    Was sind die Vorteile von Multithreading?

    <p>Echt parallele Ausführung auf mehreren Kernen.</p> Signup and view all the answers

    Was wird als 'pseudo-parallel' bezeichnet?

    <p>Threads werden zufällig nicht gleichzeitig aufeinander getroffen.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein Prozess selbst blockiert?

    <p>Er soll schnell abgelöst werden.</p> Signup and view all the answers

    Welches Element ist nicht Teil des Prozesskontrollblocks?

    <p>Außenstehende Prozess-ID</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten die Funktion von Threads?

    <p>Threads sind von den Zugriffsberechtigungen zwischen Prozessen weniger betroffen.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Vorteil von Threads gegenüber Prozessen?

    <p>Der Wechsel zwischen Threads ist schneller als zwischen Prozessen.</p> Signup and view all the answers

    Warum ist der Datensatz für Threads kleiner als für Prozesse?

    <p>Threads greifen auf die gleichen Daten zu.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein typisches Gedankenmodell für den Umgang mit Threads?

    <p>Threads kooperieren innerhalb eines Prozesses.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über den Threadwechsel ist korrekt?

    <p>Der Datensatz für den Threadwechsel ist kleiner als bei einem Prozesswechsel.</p> Signup and view all the answers

    In welcher Hinsicht sind Multicore-Prozessoren für Threads vorteilhaft?

    <p>Ein Kern kann mehrere Threads im Zeitmultiplex abarbeiten.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein Benutzer in einer Textverarbeitungsanwendung auf die letzte Seite springt?

    <p>Es kommt zu Verzögerungen, wenn vorherige Seiten gerendert werden müssen.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über Zugriffsrechte zwischen Threads ist korrekt?

    <p>Das Betriebssystem schützt Threads weniger als Prozesse vor Zugriffen.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein Betriebssystem, das Multithreading unterstützt, User-Threads verwaltet?

    <p>Das Betriebssystem sieht nur einen User-Thread.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine alternative Bezeichnung für User-Threads?

    <p>Fibre</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über User-Threads und Kernel-Threads in einer Multi-Core CPU ist korrekt?

    <p>Nur Kernel-Threads können parallel ausgeführt werden.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt eine hybride Implementierung im Kontext von Threads?

    <p>Separate Thread-Tabellen für Kernel- und User-Threads existieren.</p> Signup and view all the answers

    Wie wechselt ein Thread zwischen verschiedenen Zuständen im Betriebssystem?

    <p>Durch blockierende Aufrufe.</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat ein Kernel-Thread im Zusammenhang mit User-Threads?

    <p>Er kann mehrere User-Threads verwalten.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage zu Threads und Fibres ist falsch?

    <p>Ein Fibre ist eine Art von Kernel-Thread.</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht, wenn ein User eine Änderung vornimmt?

    <p>Ein separater Thread beginnt, alle nachfolgenden Seiten zu rendern.</p> Signup and view all the answers

    Wie oft sollte automatisch gespeichert werden, um Datenverlust zu vermeiden?

    <p>Alle 2 Minuten</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat ein Popup-Thread in einem Server-Prozess?

    <p>Er ermöglicht die gleichzeitige Verarbeitung von Anfragen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage über User-Threads ist korrekt?

    <p>Sie haben ihre eigene Thread-Tabelle pro Prozess.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert, wenn ein User-Thread blockiert?

    <p>Das Betriebssystem sieht den gesamten blockierenden Prozess.</p> Signup and view all the answers

    Was sind die Vorteile der Verwendung mehrerer Threads?

    <p>Verringerung der Antwortzeiten bei Anfragen.</p> Signup and view all the answers

    Wie werden Kernel-Threads erzeugt?

    <p>Durch Kernel-Aufrufe.</p> Signup and view all the answers

    Was ist eine mögliche Lösung für die Verarbeitung eingehender Nachrichten?

    <p>Einen neuen Prozess starten.</p> Signup and view all the answers

    Wie erfolgt der Threadwechsel bei User-Threads?

    <p>Durch die Threads selbst im User-Raum.</p> Signup and view all the answers

    Warum ist es einfacher, jedes Objekt in einem Spiel in einem eigenen Thread zu verwalten?

    <p>Weil jedes Objekt eine eigene Strategie verfolgt.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Betriebssysteme, HIT 3. Jahrgang, Teil 1: Multithreading

    • Prozesse (Single-Thread Prozesse):

      • Prozesse sind Instanzen von Programmen, die im Hauptspeicher liegen und gerade ausgeführt werden.
      • Ein Prozess beinhaltet einen einzigen Code-Strang (im Gegensatz zu Multi-Threading, welches mehrere Code-Stränge beinhaltet).
      • Ein Programm kann gleichzeitig mehrmals ausgeführt werden (z.B. Texteditor, Taschenrechner...)
      • Prozesse, die auf demselben Programm beruhen, sind keine Sonderfälle.
      • Jeder Prozess arbeitet getrennt, wie er einen eigenen CPU-Kern hätte.
      • Eine CPU wechselt zwischen verschiedenen Prozessen hin und her.

    • Prozesserzeugung:

      • Prozesse können durch den Systemstart, Systemaufrufe anderer Prozesse, Benutzeranfragen oder Initialisierungen von Stapelverarbeitungen erzeugt werden.

    • Prozessbeendigung:

      • Prozesse können freiwillig beendet werden (z.B. durch Programmende oder Fehlerhaftes Enden).
      • Auch ein schwerwiegender Fehler (z.B. Speicherschutzverletzung) oder ein Befehl von einem anderen Prozess kann zu einer Beendigung führen.

    • Zustände eines Prozesses (oder Threads):

      • Prozesse (bzw. deren Threads) befinden sich in verschiedenen Zuständen (rechenbereit, rechnend, blockiert, beendet).

    • Scheduler:

      • Der Scheduler entscheidet, welcher Prozess welcher CPU-Kern bearbeitet.
      • Das Ziel ist es den Wechsel schnell zu vollziehen zwischen den Prozessen.

    • Prozesstabelle/Prozesskontrollblock:

      • Die Verwaltung aller Prozesse findet in einer Prozesstabelle statt.
      • Jeder Einträge in der Tabelle beinhaltet die Daten (z.B. Befehlszähler, Stackpointer, Speicherbelegung, offenen Dateien, PID, etc.) eines Prozesses.

    • Mehr als 1 Thread (Multithreading):

      • Ein Prozess kann mehrere Ausführungsstränge (Threads) besitzen.
      • Threads interagieren oft mit gemeinsamen Ressourcen.
      • Threads von einem Prozess laufen parallel (oder scheinbar parallel).

    • Threadwechsel:

      • Threads von einem Prozess wechseln sich gegenseitig innerhalb desselben Prozesses ab.

    • Beispiel: Textverarbeitung:

      • Jede Änderung eines Benutzers wird in einem Thread verarbeitet, während weitere Seiten bereits gerendert werden oder Dateien geladen werden.

    • Beispiel: Computerspiel:

      • Jedes Spielobjekt hat eigenen Thread, um Bewegungen/Aktionsabläufe parallel ablaufen zu lassen.

    • Popup-Thread:

      • Bei einer Serveranfrage wird ein eigener Thread erstellt, um die Anfrage zu verarbeiten, ohne dass der Hauptprozess unterbrochen wird.

    • Unterscheidung User- und Kernel Threads:

      • User-Threads werden von der Anwendung verwaltet, während Kernel-Threads vom Betriebssystem verwaltet werden.

    • Hybride Implementierung:

      • Eine Kombination von User und Kernel Threads, um die jeweiligen Vorteile beider Systeme bestmöglich zu nutzen.

    • Detail bei Blockierenden Aufrufen in User-Threads:

      • Blockierte Thread-Aufrufe führen nicht zu Prozesswechseln wenn der Thread durch das Betriebssystem bekannt ist.
      • Im entgegengesetzten Fall, hat dies einen Prozess-Wechsel zur Folge.

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    Description

    In diesem Quiz werden die Grundlagen von Prozessen und Multithreading behandelt. Es wird erklärt, was Prozesse sind, wie sie erzeugt und beendet werden und welche Unterschiede zwischen Single-Thread und Multi-Thread Prozessen bestehen. Perfekt für Studierende im dritten Jahrgang, die ihr Wissen über Betriebssysteme vertiefen möchten.

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