Systemaufrufe und Interrupts in Betriebssysteme

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Questions and Answers

Welche Methode ermöglicht eine proaktive Kommunikation zwischen Betriebssystem und Hardware?

Interrupts

Exception Handling

Fault Management

Polling (correct)

Was charakterisiert einen Hardware-Interrupt?

Die CPU wird durch die Hardware unterbrochen. (correct)

Es erfolgt eine sofortige Rückkehr zur Ausführung nach dem Interrupt.

Das OS muss explizit anfragen, um neue Daten zu erhalten.

Interrupts können nur von CPUs gesendet werden.

Was wird unter einem 'PageFault' verstanden?

Ein Hardware-Interrupt.

Eine Software-Fehlerunterbrechung.

Eine Interrupt-Quelle eines x86-64 Prozessors.

Eine Ausnahme, die vor der Ausführung auftritt. (correct)

Wie viele Hardware-Interruptquellen kann ein moderner x86-64 Prozessor unterscheiden?

Mehr als 100 Signup and view all the answers

Wo können die seit Systemstart ausgeführten Interrupts unter Linux eingesehen werden?

/proc/interrupts Signup and view all the answers

Was ist der Zweck von Systemcalls in einem Betriebssystem?

Um zwischen Benutzer- und Kernelmodus zu wechseln. Signup and view all the answers

Welcher Begriff beschreibt eine Unterbrechung, die nach der Ausführung auftritt?

Trap Signup and view all the answers

Wie viele Hauptmethoden zur Kommunikation zwischen Betriebssystem und Hardware existieren laut den Informationen?

Zwei Signup and view all the answers

Was ist der Hauptzweck eines Betriebssystems?

Benutzern und Programmen gemeinsamen, sicheren Zugriff auf Ressourcen zu bieten. Signup and view all the answers

Was genau ist ein Shell Script?

Eine Reihe von Kommandos, die zu einem ausführbaren Programmablauf zusammengefasst sind. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den User-Mode?

Er schützt den Kernel vor potenziell schädlichen Programmen. Signup and view all the answers

Was ist der Unterschied zwischen Software- und Hardwareinterrupts?

Softwareinterrupts werden durch Benutzeraktionen erzeugt, Hardwareinterrupts durch externe Ereignisse. Signup and view all the answers

Wie können Systemaufrufe realisiert werden?

Durch einen Wechsel vom User-Mode in den Kernel-Mode. Signup and view all the answers

Welches der folgenden Merkmale trifft auf Threads zu?

Threads teilen sich den gleichen Speicherbereich innerhalb eines Prozesses. Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt am besten die Funktion eines Interrupts?

Interrupts ermöglichen es einem Prozess, die CPU vorübergehend zu verlassen. Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel von Prozessen im Vergleich zu Threads?

Prozesse sind isoliert und bieten einen sicheren Speicherzugriff. Signup and view all the answers

Welche Funktion bietet der Systemcall 'open' in einem Betriebssystem?

Öffnen einer Datei Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn der Systemcall 'clone' aufgerufen wird?

Der Prozess wird repliziert Signup and view all the answers

Welches Tool wird verwendet, um Systemcalls in einem Programm nachzuverfolgen?

strace Signup and view all the answers

In welchem Speicherbereich laufen die Instruktionen eines Systemcalls?

Kernel-Space Signup and view all the answers

Was gibt der Systemcall 'gettimeofday' zurück?

Die aktuelle Zeit Signup and view all the answers

Wie viele Systemfunktionen bietet Linux (64bit) ungefähr?

2000 Signup and view all the answers

Welche API wird hauptsächlich zur Kommunikation zwischen Prozessen und dem Betriebssystem verwendet?

System-API Signup and view all the answers

Welche der folgenden Funktionen gehört nicht zu den Beispielen für UNIX API?

write Signup and view all the answers

Was ist ein Prozess im Kontext eines Betriebssystems?

Eine Anwendung, die im User-Space läuft Signup and view all the answers

Welche Aussage beschreibt die Trennung zwischen User-Space und Kernel-Space?

Die Trennung schützt Prozesse und das Betriebssystem Signup and view all the answers

Wie funktioniert der Schutz zwischen Prozessen im Betriebssystem?

Durch privilegierte Instruktionen der CPU Signup and view all the answers

Wo laufen die Anwendungen in einem Betriebssystem?

Im User-Space Signup and view all the answers

Welche Hardware-Komponente ist direkt an den Betriebssystemtreiber gekoppelt?

Der Chipsatz Signup and view all the answers

Was ermöglicht die CPU in Bezug auf den Betriebssystembetrieb?

Sie unterstützt privilegierte Instruktionen für den Schutz von Prozessen Signup and view all the answers

Was ist die Funktion des Kernel-Space?

Der Schutz der Prozesse vor direkten Hardwarezugriffen Signup and view all the answers

Welche Rolle spielt der Systemaufruf in einem Betriebssystem?

Er dient als Schnittstelle zwischen User-Space und Kernel-Space Signup and view all the answers

Was ist die Aufgabe des Bash-Programms, das im Beispiel beschrieben wird?

Benutzern das Erstellen, Löschen und Anzeigen von Dateien zu ermöglichen. Signup and view all the answers

Welche Berechtigungen können für eine Datei in einem Unix-System festgelegt werden?

Read, Write, Execute für User, Group und Other. Signup and view all the answers

Was wird durch die Verwendung des Befehls 'ls -al' in einem Terminal angezeigt?

Eine vollständige Liste aller Dateien und Verzeichnisse in langem Format. Signup and view all the answers

Welche Bedeutung hat das Zeichen 'd' in der Ausgabe des Befehls 'ls -al'?

Es zeigt an, dass es sich um ein Verzeichnis handelt. Signup and view all the answers

Was zeigt der Befehl 'fuser -n tcp $PORT' in einem Bash-Skript an?

Die Prozesse, die auf einen TCP-Port zugreifen. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Optionen beschreibt nicht korrekt einen Teil der Dateiberechtigungen?

Other-Berechtigungen gelten nur für Administratoren. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Befehlsausgaben würde nicht mit 'ls -al' generiert?

Konfiguration erfolgreich abgeschlossen. Signup and view all the answers

Welches dieser Elemente ist kein Bestandteil der Dateirechte in Unix-Systemen?

Modify Signup and view all the answers

Study Notes

Systemcalls/Software-Interrupts/Hardware-Interrupts

Systemcalls sind eine spezielle Schnittstelle zwischen Prozessen und Betriebssystemen, die es Prozessen ermöglichen, auf die Funktionalität des Betriebssystems zuzugreifen.
Systemcalls laufen üblicherweise im Kernel-Space, einem geschützten Bereich des Speichers, der für den Kernel reserviert ist.
Sie werden mit dem Tool SystemTrace nachverfolgt.
Beispiele für Systemcalls: open, read, clone, gettimeofday.

Hardware-Interrupts

Hardware-Interrupts sind signale, die von der Hardware an die CPU gesendet werden, um diese zu unterbrechen und zu informieren, dass ein Ereignis aufgetreten ist.
Die CPU kann viele (>100) Hardware-Interruptquellen unterscheiden.
Eine moderne x86-64-Architektur kann Hardware-Interrupts von verschiedenen Quellen identifizieren, z.B. RAM, GPU, HDD, Chipsatz, USB-Controller.
Das Betriebssystem kann Hardware-Interrupts verwenden, um auf Ereignisse wie Tastatureingaben, Mausklicks oder Netzwerkaktivitäten zu reagieren.

Intel- und Linux-Interrupts

Intel und andere CPU-Hersteller liefern Dokumentationen über die Interrupt-Klassifizierung.
Linux bietet die Möglichkeit, die seit Systemstart ausgeführten Interrupts in /proc/interrupts einzusehen (s. kernel/irq/proc.c).
Linux-Interrupts können mit /proc/interrupts nachverfolgt werden, das zeigt, welche CPUs (Cores) welche/wie viele Interrupts verarbeitet haben.

User-/Kernel-Mode

Prozessen laufen üblicherweise im User-Space, der für den Kernel geschützt ist.
Das Betriebssystem läuft im Kernel-Space.
Die Trennung zwischen User- und Kernel-Space ermöglicht einen perfekten Schutz zwischen Prozessen und dem Kernel.
Dieser Schutz wird durch die CPU-Unterstützung, z.B. “priviligierte Instruktion”, gewährleistet.

Betriebssystem & Prozesse

Jeder Prozess ist für das Betriebssystem ist ein eigenständiger Prozess (= ausführbarer Thread).
Prozesse laufen unabhängig voneinander.
Jeder Befehl, der in der Befehlszeile ausgeführt wird, ist im Wesentlichen ein einzelner Prozess.

Definition "Betriebssystem"

Ein Betriebssystem ist eine Software, die die Komplexität eines Computers vor dem Benutzer und dem Programmierer versteckt (abstrahiert).
Es ermöglicht einer Gruppe von Benutzern und Programmen einen sicheren, gemeinsamen Zugriff auf Rechen-, Speicher- und Kommunikationsmittel.

Was sind Bash-Skripte?

Ein Bash-Skript ist eine Textdatei, die eine Reihe von Kommandos beinhaltet.
Befehle, die normal in der Befehlszeile ausgeführt werden können, lassen sich in einem Bash-Skript zusammenfassen.
Shell-Skripte erleichtern die Arbeit, indem sie mehrere Befehle zusammenfassen und automatisieren.

File Permissions

File Permissions (Dateirechte) erlauben Nutzern spezifische Rechte für bestimmte Dateien und Verzeichnisse und regeln den Zugriff auf Daten.
Sie werden mit Kommandos wie ls -al angezeigt.
Die Reihenfolge von Rechten ist: User, Group member, Other (World).
Die Rechte beinhalten: r=read, w=write, x=execute.

Systemcalls: Anzahl und Quiz

Informationen über die Anzahl an Systemfunktionen in Linux (64-bit) und Windows (Win64) finden Sie auf der Wikipedia-Seite "Systemaufruf" und auf der Website https://j00ru.vexillium.org/syscalls/nt/32/.
Es ist eine gute Übung, die Anzahl der Systemfunktionen zu schätzen und dann mit den Informationen aus der Quelle zu überprüfen.

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Description

Dieses Quiz behandelt die Konzepte von Systemaufrufen und Interrupts in Betriebssystemen. Es wird erklärt, wie Systemaufrufe als Schnittstelle zwischen Prozessen und dem Betriebssystem dienen und wie Hardware-Interrupts von der CPU verarbeitet werden. Testen Sie Ihr Wissen über diese wichtigen Themen der Informatik.