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Questions and Answers
Was ist die Rolle eines Compilers im Programmprozess?
Was ist die Rolle eines Compilers im Programmprozess?
- Er führt Programme aus und zeigt die Ergebnisse an.
- Er speichert die Programme im Dateisystem.
- Er optimiert den Speicherverbrauch der Programme.
- Er übersetzt eine Programmiersprache in maschinenlesbare Code. (correct)
Welche der folgenden Optionen ist ein Befehl zum Erstellen einer ausführbaren Datei mit GCC?
Welche der folgenden Optionen ist ein Befehl zum Erstellen einer ausführbaren Datei mit GCC?
- gcc -build app.c -output app
- gcc -Wall -O2 -o app app.c (correct)
- gcc -exec app.c -o app
- gcc -create app.c -o app
Was beschreibt die Funktion 'myfunc' in Bezug auf die Variable 'mama'?
Was beschreibt die Funktion 'myfunc' in Bezug auf die Variable 'mama'?
- Sie gibt den Wert von 'mama' ohne Veränderung zurück.
- Sie löscht die Variable 'mama' nach dem Funktionsaufruf.
- Sie verändert den Wert von 'mama' innerhalb eines Funktionsaufrufs. (correct)
- Sie initialisiert die Variable 'mama' mit einem neuen Wert.
Was ist eine der Voraussetzungen, um Inhalte in einer Datei zu speichern?
Was ist eine der Voraussetzungen, um Inhalte in einer Datei zu speichern?
Welche der folgenden Aussagen über den GCC-Prozess ist falsch?
Welche der folgenden Aussagen über den GCC-Prozess ist falsch?
Welche der folgenden Segmente gehört normalerweise nicht zu einem Programm in C?
Welche der folgenden Segmente gehört normalerweise nicht zu einem Programm in C?
Welcher Befehl präprozessiert den C-Code bevor er übersetzt wird?
Welcher Befehl präprozessiert den C-Code bevor er übersetzt wird?
Was geschieht als nächstes, nachdem der GCC die Quellcodedatei in einen Maschinenassembler übersetzt hat?
Was geschieht als nächstes, nachdem der GCC die Quellcodedatei in einen Maschinenassembler übersetzt hat?
Was ist der Hauptunterschied zwischen User-Space und Kernel-Space?
Was ist der Hauptunterschied zwischen User-Space und Kernel-Space?
Wie wird der Schutz zwischen Prozessen und dem Kernel erreicht?
Wie wird der Schutz zwischen Prozessen und dem Kernel erreicht?
Was passiert, wenn ein Prozess im User-Space einen Kernzugriff benötigt?
Was passiert, wenn ein Prozess im User-Space einen Kernzugriff benötigt?
Warum laufen Prozesse unabhängig voneinander?
Warum laufen Prozesse unabhängig voneinander?
Welche Rolle spielt die CPU im Zusammenhang mit Prozessen?
Welche Rolle spielt die CPU im Zusammenhang mit Prozessen?
Was versteht man unter einem Systemaufruf?
Was versteht man unter einem Systemaufruf?
Welche Aussage über den Schutz zwischen Prozessen ist falsch?
Welche Aussage über den Schutz zwischen Prozessen ist falsch?
Welches Element hat keinen direkten Einfluss auf die Prozessausführung im User-Space?
Welches Element hat keinen direkten Einfluss auf die Prozessausführung im User-Space?
Welcher Schritt erfolgt unmittelbar nach dem Empfangen eines Interrupts durch ein Gerät?
Welcher Schritt erfolgt unmittelbar nach dem Empfangen eines Interrupts durch ein Gerät?
Warum werden Interrupts maskiert?
Warum werden Interrupts maskiert?
Was passiert mit der Anwendung, während eine Interrupt Service Routine (ISR) ausgeführt wird?
Was passiert mit der Anwendung, während eine Interrupt Service Routine (ISR) ausgeführt wird?
Welches dieser Interrupts ist nicht maskierbar?
Welches dieser Interrupts ist nicht maskierbar?
Welche Eigenschaft kann Interrupts besitzen?
Welche Eigenschaft kann Interrupts besitzen?
Was sollte bezüglich der Ausführungszeit von Interrupt Service Routinen beachtet werden?
Was sollte bezüglich der Ausführungszeit von Interrupt Service Routinen beachtet werden?
Was geschieht periodisch mit dem Betriebssystem-internen Puffer?
Was geschieht periodisch mit dem Betriebssystem-internen Puffer?
Welche Aussage über einen Hardware-Interrupt ist korrekt?
Welche Aussage über einen Hardware-Interrupt ist korrekt?
Welches der folgenden Elemente gehört zu den Systemaufrufen in der Intel-Architektur?
Welches der folgenden Elemente gehört zu den Systemaufrufen in der Intel-Architektur?
Was ist eine der Hauptfunktionen des Software-Interrupts int 0x80?
Was ist eine der Hauptfunktionen des Software-Interrupts int 0x80?
Welches Problem wird mit der Einführung der Instruktion sysenter adressiert?
Welches Problem wird mit der Einführung der Instruktion sysenter adressiert?
Welche Aussage zu den Systemaufrufen im 64-Bit-Modus ist korrekt?
Welche Aussage zu den Systemaufrufen im 64-Bit-Modus ist korrekt?
Was muss der Kernel selbst erledigen, wenn ein Systemaufruf gemacht wird?
Was muss der Kernel selbst erledigen, wenn ein Systemaufruf gemacht wird?
Welche der folgenden Aussagen über die Intel-Architektur ist falsch?
Welche der folgenden Aussagen über die Intel-Architektur ist falsch?
Was ist eine wichtige Eigenschaft der Instruktion sysenter?
Was ist eine wichtige Eigenschaft der Instruktion sysenter?
Wie wird der Abschied vom Kernel-Space im Zusammenhang mit syscall genannt?
Wie wird der Abschied vom Kernel-Space im Zusammenhang mit syscall genannt?
Was ist das Current Privilege Level (CPL), das beim Initialisieren des Register Sets gesetzt wird?
Was ist das Current Privilege Level (CPL), das beim Initialisieren des Register Sets gesetzt wird?
Welche Funktion gehört zur Standard-C-Bibliothek, um die Prozess-ID abzurufen?
Welche Funktion gehört zur Standard-C-Bibliothek, um die Prozess-ID abzurufen?
Welche Methode verwendet den Software-Interrupt int 0x80 zur Durchführung des Systemaufrufs?
Welche Methode verwendet den Software-Interrupt int 0x80 zur Durchführung des Systemaufrufs?
Worauf sollte man beim Messen der Ausführungszeit eines Systemaufrufs achten?
Worauf sollte man beim Messen der Ausführungszeit eines Systemaufrufs achten?
Welches Code-Segment wird parallel zu CS beim Initialisieren gesetzt?
Welches Code-Segment wird parallel zu CS beim Initialisieren gesetzt?
Welche Methode hat erfahrungsgemäß die niedrigste Ausführungszeit beim Abrufen der PID?
Welche Methode hat erfahrungsgemäß die niedrigste Ausführungszeit beim Abrufen der PID?
Warum ist die direkte Nutzung von syscall(SYS_getpid) vorteilhaft?
Warum ist die direkte Nutzung von syscall(SYS_getpid) vorteilhaft?
Was ist das Ziel beim Ausmessen der Ausführungszeit von Systemcalls?
Was ist das Ziel beim Ausmessen der Ausführungszeit von Systemcalls?
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Study Notes
Compiler
- Ein Compiler übersetzt ein Programm von einer von Menschen lesbaren Programmiersprache in die Binärrepräsentation der Zielarchitektur.
- Der Compiler benutzt im Prozess C-Präprozessor, Compiler, Assembler und Linker.
- Der Compiler generiert Objektdaten und bindet diese mit Bibliotheken zu einer ausführbaren Datei.
Prozesse
- Prozesse sind unabhängige Programme, die im User-Space laufen.
- Das Betriebssystem läuft im Kernel-Space.
- Diese Trennung erlaubt Schutz zwischen Prozessen und dem Kernel durch "privilegierte Instruktionen".
Systemcalls
- Ein Systemcall ist ein Mechanismus, durch den ein User-Programm auf Kernel-Funktionen zugreifen kann.
- Der Prozess wird durch die CPU-Architektur und das Betriebssystem unterstützt.
Hardware-Interrupts
- Ein Hardware-Interrupt erfolgt, wenn ein Gerät (z.B. Festplatte) durch ein Signal die CPU unterbricht.
- Die CPU führt dann eine Interrupt Service Routine (ISR) aus.
- Die ISR behandelt den Interrupt und liest Daten auf der Festplatte in einen Puffer.
- Das Betriebssystem führt dann die Anwendung weiter aus.
- Der Puffer wird periodisch kopiert und die Anwendung kann auf die Daten zugreifen.
Besonderheiten von Hardware-Interrupts
- ISRs werden von dem Betriebssystem abgearbeitet.
- Es können mehrere Interrupts gleichzeitig vorkommen, daher kann das Betriebssystem mit Interrupts "maskieren", um Prioritäten zu setzen.
- Interrupts haben oft Prioritäten, sodass höherpriorisierte andere ISRs unterbrechen können.
Systemcalls (Intel Architektur)
- Der Intel 80386 bietet eine Instruction für einen Software-Interrupt zum Sprung in den Kernel-Space.
- Der Soft-Interrupt „int 0x80“ ist langsam, daher gibt es die schnellere Instruktion „sysenter“.
- Für den 64-bit Modus gibt es die Instruktionen „syscall“ und „sysret“.
Code-Beispiel: Messung von SystemCalls
- Der Sourcecode ist auf https://gitlab.hs-esslingen.de/dgrewe/betriebssysteme zu finden.
- Es werden verschiedene Methoden zum Abrufen der Prozess-ID (PID) verglichen:
getpid(): Eine Standard-C-Bibliotheksfunktion (libc)syscall(SYS_getpid): Ein direkter Systemaufruf mit der Syscall-Funktion.my_getpid_int0x80(): Eine benutzerdefinierte Funktion die den Software-Interrupt int 0x80 verwendet.
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