Kapitel 2: Prozess- und Prozessorverwaltung
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Welcher Zustand beschreibt einen Prozess, der gerade ausgeführt wird?

  • running (correct)
  • ready
  • blocked
  • created

    • Ein 'blocked'-Prozess wartet auf eine Rechenoperation.

    False

    Was ist ein Process Control Block (PCB)?

    Eine Datenstruktur, die alle notwendigen Informationen über einen Prozess speichert.

    Wenn ein Prozess beendet ist, aber nicht gelöscht wurde, ist er im Zustand __________.

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

    Ordne die Zustände den richtigen Beschreibungen zu:

    <p>created = Prozess wurde erzeugt ready = Prozess ist rechenwillig blocked = Prozess wartet auf eine Ressource terminated = Prozess ist beendet</p> Signup and view all the answers

    Welcher Übergang wird verwendet, wenn einem laufenden Prozess die CPU entzogen wird?

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

    Der Zustand 'ready' bedeutet, dass ein Prozess blockiert ist und nicht weiter ausgeführt werden kann.

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

    Was passiert mit einem Prozess, wenn er in den 'blocked'-Zustand wechselt?

    <p>Er wartet auf eine Eingabe oder Ressource.</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Prozessen interagiert direkt mit dem Benutzer?

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

    Dämonen sind Prozesse, die nur während des Hochfahrens des Systems aktiv sind.

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

    Was erzeugt ein Kindprozess?

    <p>Ein Elternprozess.</p> Signup and view all the answers

    Der Dämon _____ ist verantwortlich für das Planen von Tasks.

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

    Ordne die folgenden Dämonen ihren Funktionen zu:

    <p>sshd = Erlaubt Remote-Login crond = Plant Tasks httpd = Beantwortet Webanfragen lpd = Verwaltet Druckeraufträge</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht, wenn ein neuer Prozess von einem Elternprozess erstellt wird?

    <p>Der Kindprozess ist eine exakte Kopie des Elternprozesses.</p> Signup and view all the answers

    Batch-Jobs benötigen eine Benutzerinteraktion, um ausgeführt zu werden.

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

    Nenne zwei Beispiele für Dämonen.

    <p>sshd, httpd</p> Signup and view all the answers

    Was gibt der Program Counter an?

    <p>Den aktuellen Speicherort im Programm</p> Signup and view all the answers

    Die Prozesstabellen speichern nur die Informationen über wartende Prozesse.

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

    Was wird im Process Control Block (PCB) gespeichert?

    <p>Informationen über den Zustand, die Registerinhalte und die Zugriffsrechte eines Prozesses.</p> Signup and view all the answers

    Der ____ speichert die Informationen über alle vom Prozess geöffneten Dateideskriptoren.

    <p>Process Control Block</p> Signup and view all the answers

    Ordne die Begriffe den entsprechenden Beschreibungen zu:

    <p>Prozess-ID (PID) = Eindeutige Identifikation eines Prozesses Parent PID (PPID) = ID des übergeordneten Prozesses User ID (UID) = Identifikation des Benutzers, dem der Prozess gehört Group ID (GID) = Identifikation der Gruppe, zu der der Benutzer gehört</p> Signup and view all the answers

    Welcher der folgenden Punkte ist kein Bestandteil des PCB?

    <p>Speicherort der Festplatte</p> Signup and view all the answers

    Die Run Queue enthält die PCBs der inaktiven Prozesse.

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

    Wie werden die PCBs in den Prozesstabellen gespeichert?

    <p>Durch einfach verkettete Listen.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert mit einem Kindprozess, wenn er terminiert?

    <p>Sein Status wird in den PCB geschrieben und der Speicher freigegeben.</p> Signup and view all the answers

    Ein Waisenprozess entsteht, wenn der Elternprozess vor dem Kindprozess terminiert.

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

    Was ist die PPID eines Waisenprozesses?

    <p>1</p> Signup and view all the answers

    Ein Kinderprozess kann die _ des Elternprozesses erben.

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

    Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren Beschreibungen zu:

    <p>Waisenprozess = Ein Prozess, dessen Elternprozess beendet wurde Dämon = Ein Prozess, der im Hintergrund läuft und unabhängig ist PPID = Die Prozess-ID des Elternprozesses PCB = Process Control Block, der den Status des Prozesses speichert</p> Signup and view all the answers

    Was blockieren die Funktionen wait() und waitpid()?

    <p>Sie blockieren den Aufrufer bis ein Kindprozess beendet ist.</p> Signup and view all the answers

    Der Prozesstablleeintrag eines Kindprozesses wird sofort gelöscht, wenn der Kindprozess terminiert.

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

    Wie wird ein Dämonenprozess erzeugt?

    <p>Durch Lösen der Group-ID und User-ID sowie Schließen aller offenen Dateideskriptoren.</p> Signup and view all the answers

    Was gibt der Systemaufruf fork() im Kindprozess zurück?

    <p>Den Wert 0</p> Signup and view all the answers

    Der Kindprozess wird immer eine Instanz eines anderen Programmes sein.

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

    Wie kann die eigene PID im Prozess erfragt werden?

    <p>getpid()</p> Signup and view all the answers

    Der Aufruf von _______ wird verwendet, um den Adressraum des Kindprozesses zu überschreiben.

    <p>exec()</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die folgenden Funktionen den entsprechenden Beschreibungen zu:

    <p>fork() = Erzeugt einen neuen Prozess getpid() = Gibt die PID des aktuellen Prozesses zurück getppid() = Gibt die PID des Elternprozesses zurück exec() = Lädt ein neues Programm und überschreibt den Adressraum</p> Signup and view all the answers

    Was ist das Hauptproblem bei der vollständigen Kopie des Speichers während der Prozesserzeugung?

    <p>Es ist zeitaufwendig und führt zu hohen Latenzen.</p> Signup and view all the answers

    Copy-on-write ermöglicht es, dass Speichersegmente bei Bedarf dupliziert werden.

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

    Was passiert mit dem Adressraum des Kindprozesses nach dem Aufruf von exec()?

    <p>Der Adressraum wird überschrieben.</p> Signup and view all the answers

    Welche Aussage beschreibt die SRTN-Strategie?

    <p>Sie führt oft zu einer hohen Anzahl von Kontextwechseln.</p> Signup and view all the answers

    Die Round Robin Strategie ist eine nicht-preemptive Strategie.

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

    Was passiert, wenn das Zeitquantum q zu kurz gewählt wird?

    <p>Es sind viele Kontextwechsel nötig.</p> Signup and view all the answers

    In der Round Robin Strategie werden neue Prozesse am Ende der ______ hinzugefügt.

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

    Ordne die folgenden Prozessstrategien ihren Typen zu:

    <p>SJF = Nicht-preemptiv SRTN = Preemptiv Round Robin = Preemptiv FIFO = Nicht-preemptiv</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Nachteil einer zu langen Wahl des Zeitquantums q in der Round Robin Strategie?

    <p>Das System wird weniger reaktionsfähig.</p> Signup and view all the answers

    Die Wartezeit eines Prozesses ist die Zeit, die er bereits in der Run-Queue verbracht hat.

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

    Was geschieht, wenn ein Prozess in der Round Robin Strategie blockiert oder terminiert?

    <p>Der nächste Prozess wird aus der Run-Queue ausgewählt.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Kapitel 2: Prozess- und Prozessorverwaltung

    • Einleitung: Kapitel 1 stellte grundlegende Prozesskonzepte vor.

    • Programm: Eine Folge von Maschinenbefehlen (binärer Maschinencode).

    • Prozess: Ein auszuführendes Programm. Kann mehrere Instanzen desselben Programms beinhalten.

    • System: Besteht aus einer Menge von Prozessen.

    • Isolation: Prozesse müssen voneinander isoliert sein, um gegenseitige Beeinflussung zu verhindern.

    • Ressourcenverwaltung: Das Betriebssystem verwaltet Ressourcen, die Prozesse benötigen, insbesondere:

      • Prozessorzeit (abwechselnde Nutzung)
      • Speicherplatz
      • Zugriff auf Eingabe/Ausgabegeräte und Dateien.

    Prozess- vs. Prozessorverwaltung

    • Multiprogramming: Mehrere Prozesse laufen gleichzeitig.

    • Parallelität: Prozesse werden abgewechselt ausgeführt, um gleichzeitig laufend zu wirken, wenn der Prozessor nur einen Rechenkern hat.

    • Multiprogramming: Optimiert die Rechenzeit durch die Nutzung von Wartezeiten. Prozesse können z. B. auf Eingabe, Ressourcenfreigaben oder andere Prozesse warten.

    • Multithreading: Ein Prozess kann mehrere Threads (Ablaufpfade) haben, welche parallel (bzw. quasi-parallel) laufen können. Ein einzelner Thread hat einen eigenen Befehlszähler, eigene Registerwerte und einen eigenen Stack.

    Implementierung von Prozessen

    • Prozessadressraum:

    • Code-Segment: Enthalten ausführbarer Maschinencode beginnt bei der Adresse null.

    • Programmzähler: Zeigt auf die nächste auszuführende Codezeile.

    • Data-Segment:

      • Globale Variablen und Konstanten.

    • Heap: Dynamisch belegte Speicherbereiche

    • Stack: Funktionsaufrufe und lokale Variablen. StackPointer zeigt auf das letzte Element im Stack. BasePointer zeigt auf den Beginn des aktuellen Funktionsrahmens.

    • Prozesszustände:

      • created: Prozess erzeugt
      • ready: Prozess ist rechenbereit
      • running: Prozess wird ausgeführt
      • blocked: Prozess wartet auf Ereignisse
      • terminated: Prozess beendet

    Datenstrukturen zur Prozessverwaltung (PCBs)

    • Process Control Blocks (PCBs): Speichern Informationen zu jedem Prozess.
    • Prozessinformationen: Prozesskontext, Zustand, Daten für Prozessverwaltung, Speicherverwaltung, Dateiverwaltung.

    Erzeugung von Prozessen

    • Auslöser: Initialisierung des Systems, Benutzerinteraktion (z. B. Doppelklick), andere Prozesse.
    • Elternprozess: Generiert Kindprozesse.
    • Kindprozess: Exakte Kopie des Elternprozesses und bekommt seinen eigenen Adressraum.
    • Copy-on-Write: Speicher wird nur kopiert, wenn ein Prozess versucht, ihn zu ändern.

    Termination von Prozessen

    • Ursachen: Normale Beendigung (exit()), vorzeitige Beendigung (Fehler), Termination durch das Betriebssystem, Termination durch andere Prozesse.
    • Rückgabewert: Normaler Abschluss (0), Fehler.
    • Zombie-Prozess: Terminierter Kindprozess, dessen Status noch vom Elternprozess abgefragt werden muss.

    Prozesshierachie

    • Baumstruktur: Prozesse sind in einer Hierarchie angeordnet.
    • Wurzelprozess: init. Es ist der erste Prozess im System und hat die PID 1.
    • Prozessgruppen:
    • Prozessgruppe: Teilbaum in der Hierarchie.
    • Prozessgruppentrainer: Wurzel eines Prozessbaums, dessen PID = Prozessgruppe

    User-Level Threads

    • Funktionsprinzip: Multithreading im User-Space (Programm Bibliothek), kein Kernel-Einbezug.
    • Vorteile: Geschwindigkeitsvorteil bei Kontextwechseln, unabhängig vom Betriebssystem.
    • Nachteile: Blockiert ein Thread, blockiert der ganze Prozess. Keine echte Parallelität bei Mehrkern-Prozessoren.

    Kernel-Level Threads

    • Funktionsprinzip: Multithreading im Kernel-Space. Der Kernel verwaltet Threads.
    • Vorteile: Echte Parallelität (wenn Mehrkern-Prozessor), Unterbrechungsfähigkeit von Threads.
    • Nachteile: Kontextwechsel sind etwas aufwendiger als User-Level Threads.

    Hybride Implementierung

    • Funktionsprinzip: Kombination von User-level und Kernel-level Threads. Die Komplexität ist variabel.

    Schedulingstrategien

    • First-Come, First-Served (FCFS): Prozesse werden in der Reihenfolge ihrer Ankunft abgearbeitet.
    • Shortest Job First (SJF): Prozess mit der kürzesten verbleibenden Ausführungszeit wird zuerst abgearbeitet.
    • Round Robin (RR): Jedes Prozess erhält ein Zeitquantum q. Alle Prozesse werden reihum abgearbeitet. Wenn ein Prozess sein Zeitquantum vollendet, oder blockiert, dann wird der nächste abgearbeitet.
    • Priority Scheduling: Prozesse werden nach Priorität abgearbeitet. Prozesse mit höherer Priorität bekommen die CPU zuerst.
    • Earliest Deadline First (EDF): Prozesse mit der kürzesten Deadline bekommen die CPU zuerst.
    • Rate Monotonic Scheduling (RMS): Schedulingstrategie für Echtzeitsysteme. Periods sind zugeordnet.

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