Kapitel 1: Rechensysteme und Betriebssysteme
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Questions and Answers

Was ist eine grundlegende Eigenschaft eines offenen Rechensystems?

  • Es ist in voneinander abhängige Komponenten gegliedert. (correct)
  • Es funktioniert unabhängig von anderen Systemen.
  • Es hat keine Schnittstellen.
  • Es speichert Informationen nur temporär.

    • Die Black-Box-Sicht erlaubt es, die interne Funktionsweise eines Systems zu erkennen.

    False

    Nenne eine aktive Komponente eines Rechensystems.

    Prozessor

    Ein Rechensystem ist ein __________ System, das Informationen speichern und verarbeiten kann.

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

    Ordne die Begriffe den entsprechenden Definitionen zu:

    <p>Offenes System = Hat Abhängigkeiten zwischen Komponenten Aktive Komponente = Führt Aktionen aus und löst Zustandsveränderungen aus White-Box-Sicht = Erlaubt Einblicke in die interne Funktionsweise Schnittstelle = Regelt die Kommunikation zwischen den Komponenten</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen beschreibt ein dynamisches System?

    <p>Es ändert seinen Zustand über die Zeit.</p> Signup and view all the answers

    Peripheriegeräte wie Tastatur und Maus können als Schnittstellen nach außen betrachtet werden.

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

    Eine __________ Schnittstelle ermöglicht den Zugriff auf ein Computernetzwerk.

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

    Welcher Faktor beeinflusst die Entwicklung von Betriebssystemen nicht?

    <p>Zunahme der Programmiernächte</p> Signup and view all the answers

    Mobile Betriebssysteme sind für den Einsatz auf Servern gedacht.

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

    Welche Funktion wird verwendet, um Text in C auszugeben?

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

    Der Systemaufruf wird im Benutzermodus ausgeführt.

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

    Nennen Sie zwei Beispiele für mobile Betriebssysteme.

    <p>Android, iOS</p> Signup and view all the answers

    Eingebettete Betriebssysteme werden für __________ entwickelt.

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

    Nenne eine der Wrapper-Funktionen, die Systemaufrufe in der C-Standardbibliothek verwendet.

    <p>open, read, write oder close</p> Signup and view all the answers

    Ordnen Sie die Betriebssysteme ihren Einsatzgebieten zu:

    <p>SuperMUC = Server-Betriebssysteme Windows = Desktop-Betriebssysteme Android = Mobile Betriebssysteme QNX = Eingebettete Betriebssysteme</p> Signup and view all the answers

    Die Ausgabefunktion printf formatiert den Text und verwendet anschließend die Funktion __________ für das eigentliche Schreiben.

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

    Ordne die Schritte des printf-Aufrufs den richtigen Beschreibungen zu:

    <p>1 = Parameter auf den Stack pushen 2 = printf aufrufen 3 = Text formatieren 4 = Systemaufruf vorbereiten 5 = Interrupt auslösen 6 = Betriebssystem erkennt Systemaufruf 7 = Text schreiben</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Ziel bei der Entwicklung von General Purpose Betriebssystemen?

    <p>Eignung für allgemeine Probleme</p> Signup and view all the answers

    Der Übergang von rein numerischer Berechnung zu allgemeiner Informationsverarbeitung ist unerheblich für die Entwicklung von Betriebssystemen.

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

    Nennen Sie ein Beispiel für ein Server-Betriebssystem.

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

    Was versteht man unter den Ressourcen eines Rechensystems?

    <p>Begrenzte Hardwarekomponenten</p> Signup and view all the answers

    Das Betriebssystem verwaltet die Ressourcen eines digitalen Rechensystems und steuert die Ausführung von Anwendungsprogrammen.

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

    Was ist eine zentrale Aufgabe eines Betriebssystems?

    <p>Abstraktion und Ressourcenmanagement</p> Signup and view all the answers

    Das Betriebssystem bietet eine einheitliche ______ zu den Hardware-Komponenten.

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

    Ordne die folgenden Begriffe ihren Definitionen zu:

    <p>Abstraktion = Vereinfachung und Schaffung von gemeinsamen Schnittstellen Ressourcenmanagement = Verwaltung und Kontrolle von begrenzten Hardwarekomponenten Treiber = Programm, das die Details eines Geräts kennt Betriebssystem = Programm, das die Ausführung von System- oder Anwendungsprogrammen steuert</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Eigenschaften hat das Betriebssystem nicht?

    <p>Direkte Programmierschnittstelle für alle Hardware</p> Signup and view all the answers

    Die Aufgabe des Ressourcenmanagements umfasst auch die Festlegung von Prioritäten für Programme.

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

    Nenne zwei Beispiele für Hardwarekomponenten, die als Ressourcen gelten.

    <p>Bildschirm, Tastatur</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt das Prinzip 'Everything is a file'?

    <p>Alle Geräte werden als Dateien im Verzeichnisbaum behandelt.</p> Signup and view all the answers

    Ein Dateideskriptor ist ein einfacher int-Wert, der eine geschlossene Datei referenziert.

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

    Was ist der Hauptvorteil des Ansatzes 'Everything is a file' für Anwendungsprogramme?

    <p>Eine einheitliche Schnittstelle für den Zugriff auf verschiedene Eingabe- und Ausgabegeräte.</p> Signup and view all the answers

    Der Zugriff auf Dateien erfolgt programatisch über einen __________.

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

    Ordne die Betriebssystemfunktionen ihren Anwendungen zu:

    <p>open() = Öffnen einer Datei read() = Lesen von Daten write() = Schreiben von Daten close() = Schließen einer Datei</p> Signup and view all the answers

    Welche Art von Datei repräsentiert ein Gerät im Verzeichnisbaum?

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

    Das Betriebssystem benötigt Treiber, um zwischen verschiedenen Geräten zu unterscheiden.

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

    Was wird als Beispiel für Funktionen zur Datenmanipulation genannt?

    <p>open(), read(), write(), close()</p> Signup and view all the answers

    Welche Betriebsarten werden für Betriebssysteme beschrieben?

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

    Ein Echtzeitsystem hat keine Deadlines für die Ausführung von Aktionen.

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

    Nenne ein Beispiel für ein Desktop-Betriebssystem.

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

    Ein Betriebssystem, das dem Nutzer Interaktion über eine Benutzerschnittstelle ermöglicht, ist ein __________.

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

    Ordne die Betriebssysteme den passenden Kategorien zu:

    <p>Android = Mobile Betriebssysteme Windows = Desktop-Betriebssysteme iOS = Mobile Betriebssysteme Linux = Desktop-Betriebssysteme</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Ziele sind typisch für den Einsatz von Betriebssystemen?

    <p>Kurze Antwortzeiten</p> Signup and view all the answers

    Die ACID-Kriterien sind wichtig für den Dialogbetrieb von Betriebssystemen.

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

    Was bedeutet der Begriff 'Hard Deadline' im Kontext von Echtzeitsystemen?

    <p>Die Reaktionszeit darf nicht überschritten werden.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Grundlagen von Rechensystemen

    • Ein Rechensystem ist eine Zusammenfassung von Hardware und Software, die den Nutzern als leistungsfähiges Werkzeug dient.
    • Es wird oft auch als Computer oder Rechner bezeichnet.
    • Ein Rechensystem zeichnet sich durch drei Hauptmerkmale aus:
      • Offenheit: Das System lässt sich in voneinander abhängige Komponenten gliedern, die über Schnittstellen kommunizieren.
      • Dynamik: Das System verändert seinen Zustand über die Zeit aufgrund der Aktionen der Komponenten.
      • Technik: Das System basiert auf Hardware- und Software-Komponenten.
    • Die Funktionen eines Rechensystems umfassen Datenspeicherung, -verarbeitung und -übertragung.

    Struktur von Rechensystemen

    • Die Von-Neumann-Architektur ist ein bekanntes Beispiel für die Struktur von Rechensystemen.
    • Diese Architektur enthält folgende Hauptkomponenten:
      • Rechenwerk: Erledigt Rechenoperationen.
      • Steuerwerk: Steuert den Ablauf der Operationen.
      • Ein-/Ausgabewerk: Interagiert mit der Außenwelt.
      • Bus-System: Verbindet die Komponenten miteinander.
      • Speicherwerk: Speichert Daten und Programme.

    Schichtenstruktur

    • Ein Rechensystem lässt sich in Schichten modellieren (z.B. Hardware, Betriebssystem, Anwendungsprogramme).
    • Die oberste Schicht besteht aus Anwendungsprogrammen.
    • Weitere Schichten beinhalten das Betriebssystem und die Hardware darunter.

    Betriebssysteme

    • Betriebssysteme verwalten die Ressourcen des Rechensystems.
    • Sie bieten den Anwendungen eine Schnittstelle zur Hardware.
    • Ihre Aufgaben sind:
      • Ressourcenverwaltung: Regelung des Zugriffs auf Ressourcen wie CPU und Speicher
      • Abstraktion: Vereinfachung der Hardwarekomponenten für die Programme
      • Überwachung: Kontrolle der Prozesse
    • Es gibt verschiedene Betriebsarten: Stapelbetrieb, Dialogbetrieb, Transaktionsbetrieb, Echtzeitbetrieb.

    Ressourcenklassifizierung

    • Ressourcen können anhand verschiedener Kriterien klassifiziert werden:
      • Anzahl der Nutzungen (einmalig oder mehrmals verwendbar)
      • Parallelität (einschrankend/voneinander abhängig oder völlig unabhängig)
      • Unterbrechbarkeit (Kann die Benutzerinteraktion unterbrochen werden)
      • Zentrale vs. Periphere Ressourcen (Abhängig vom System)
    • Beispiele dafür sind Ein- und Ausgabegeräte oder die CPU.

    Prozesse und Programme

    • Prozesse sind aktive Einheiten – ausführende Programme.
    • Programme sind passive, auszuführende Anweisungen.
    • Das Betriebssystem verteilt Ressourcen zwischen Prozessen.
    • Die Prozessorverwaltung, Speicherverwaltung und die Verwaltung von Ein-/Ausgabegeräten sind wichtige Funktionen des Betriebssystems.

    Dateisystemverwaltung

    • Dateien werden in einem hierarchischen Dateisystem organisiert.
    • Ein Dateideskriptor (fd) ist eine eindeutige Kennung für eine Datei.
    • Ein virtueller Adressraum abstrahiert die Hardware für die Prozesse.

    Betriebssystemmodi

    • Benutzermodus: Ausführung von Anwendungsprogrammen, eingeschränkter Hardwarezugriff.
    • Systemmodus: Ausführung des Betriebssystems, uneingeschränkter Hardwarezugriff.
    • Systemaufrufe: Schnittstelle zwischen Anwendungsprogrammen und dem System.

    Systemprogrammierung

    • Die Systemprogrammierung befasst sich mit der Erstellung von Algorithmen und Programmen für Rechensysteme.

    Kernelarchitekturen

    • Monolithische Kernels: Ein großes, zusammenhängendes Programm.
    • Mikrokerne: Kleine Kerne, die nur grundlegende Funktionen anbieten.
    • Hybride Kerne: Kombinationen aus monolithischen und Mikrokernel-Ansätzen.

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