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Best-Effort-Dienst: 1. Pakete können verloren gehen, 2. Pakete können in einer anderen Reihenfolge empfangen werden, als sie gesendet wurden, 3. über die Dauer des Transports eines Pakets bis zur Ankunft beim Empfänger wird keine Aussage gemacht, 4. es werden keine Zusagen über die Bandbreite zwischen Sender und Empfänger gemacht, 5. es werden keine Informationen bzgl. einer Überlastung des Netzwerks an den Sender oder Empfänger weitergegeben. Cache Treffer rw auf Cache=2ns inkl. Suche und Ablage = 10ns Aufgabe: Reduzierung der durchsch. Zugriffszeit auf 4ns Lösung: x*2ns+(1-x)*10ns=4ns -> x=0,75 -> 75% IP Adressen: 32 Bit: 2^8.2^8.2^8.2^8 – IP Adresse + AND Operation – die Netzwerkmaske identifiziert somit das Netzwerk. A0, B10, C110, D1110, E11110 Notation: a.b.c.d/xx (Bit). Geschwindigkeit bps immer in 10^x Verzögerungen: Ausbreitungsverzögerung tprop: ist die Zeit welche ein einziges Bit benötigt um sich vollständig auf der Leitung auszubreiten - gleich der Entfernung der Hosts A und B geteilt durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit, tprop=d/v in ms oder s Übertragungsverzögerung ttrans: ist die Zeit, die für die Übertragung aller Paketbits (gesamte Nachricht auf) auf der Verbindungsleitung erforderlich ist. Wenn die Paketgröße L Bit und die Übertragungsrate R auf der Verbindungsleitung von Host A zum Host B sind, dann ist. ttrans=L/R in ms oder s Zum Zeitpunkt ttrans werden alle Paketbits fertig auf die Verbindungsleitung gebracht, also hat das letzte Bit des Pakets gerade den Host A verlassen. Verbreitungsverzögerung: Die Zeit, die ein Router für die Feststellung benötigt, wohin das Paket weiterzuleiten ist, ggfs. Auch die Zeit, um Bitfehler zu entdecken, die durch Störungen auf der Leitung bei der Übertragung auftreten können. Warteschlangenverzögerung: Die Zeit, die das Paket in einer Warteschlange eines Routers verbringt, um auf die Übertragung auf einer ausgehenden Verbindungsleitung zu warten. Ende-zu-Ende-Verzögerung: Wenn die Verarbeitungs- und Warteschlangenverzögerungen ignoriert werden, dann ist die Ende-zu-Ende-Verzögerung des Pakets die Summe der Ausbreitungs- und Übertragungsverzögerungen, also (d/v + L/R) in ms oder s Zusammenhang trans und tprop: Nachdem das erste Bit des Pakets zum Zeitpunkt t = 0 auf die Verbindungsleitung gebracht wird, breitet es sich mit Geschwindigkeit v in die Richtung des Hosts B aus. Wenn die Entfernung d zwischen Host A und B groß genug ist, dann hat das erste Bit die Entfernung zum Host A (v*ttrans) hinter sich gelegt. D. h. wenn d [j]361->[k]24->[l]88->eof (Partitionsgröße) / (Blockgröße) = 2^n Blöcke - Blockadresslänge = n bit, FAT-Größe = Blöcke * Blockadresslänge (2^n * n) Bsp: (2^16bit * 2^4bit) -> [2^4=16] FAT-Größe in Blöcken = (FAT-Größe) / (Blockgröße) Ein Block kann (Blockgröße) / (Blockadresslänge) viele Adressen enthalten. Ein inode kann maximal adressieren: 12 direkt, erster Bruch einfach, zweiter Bruch zweifach und dritter Bruch dreifach indirekt: 12 + [(Blockgröße)/(Blockadresslänge)] + [(Blockgröße)/ (Blockadresslänge)]^2 + [(Blockgröße)/(Blockadresslänge)]^3 HTTP 1.0: nur nicht persistente Verbindungen, Verbindung wird nach Übertragung wieder abgebaut. HTTP 1.1 auch persistente Verbindungen, Verbindung bleibt offen, kann durch Benutzer oder Time-out-Intervall geschlossen werden. Portnummern 0 bis 1023 - bekannte Anwendungsprotokolle. 16 Bit, bis 65.536 Prüfsumme: Alle Bit-Wörter des Segments werden zusammen addiert, Überläufe auch. Davon wird das 1er Komplement gebildet (0 mit 1 und 1 mit 0 aus-tauschen). Bit Wörter + Prüfsumme = 1111... Routing-Algorithmus: Dezentraler (lokaler) Distanzvektor Algorithmus: Knoten kennt nur die Nachbarn - jeder Knoten kennt NUR seine Nachbarn und schickt Informationen NUR an die direkten Nachbarn nach jedem Update; Neue Routen werden nur bei geringeren Kosten propagiert - Kosten in Distanztabellen, Ziel/Nachbar D_T_x; math. Bellman-Ford Algorithmus; Gefahr der Routing-Schleife und count to-infinity Problem; Routing-Schleife wird durch Poisoned-Reverse-Strategie behoben; reagiert schnell auf gute und langsam auf schlechte Nachrichten; nicht robust, falsche Nachrichten können sich im gesamten Netzwerk ausbreiten. Initialisierung: Sende eigene Routen zu allen Nachbarn Iteration: Empfange Routen von eigenen Nachbarn – bei Verbesserung von Routen propagiere sie an alle Nachbarn Ablauf: Verbindungskosten zu direkten Nachbarn in Kostenmatrix eintragen. Wiederhole die folgenden Schritte in einer unendlichen Schleife Warte auf Aktualisierungsnachrichten von Nachbarn Eigene Kostenmatrix aktualisieren. Neu gelernte günstigere Routen an Nachbarn weiterleiten Routing-Protokoll Internet: Intra-AS-Routing (im autonomen System) und Inter-AS-Routing (zwischen autonomen Systemen), BGP4 – Pfadvektor Protokoll, sendet den kompletten Pfad mit. Somit kein count-to-infinity Problem. Zentraler Link-State Algorithmus: alle Knoten haben alle Informationen über die Kosten; jeder Knoten sendet an das gesamte Netzwerk via Broadcast; Dijkstras iterativer Algorithmus – Zeit O(n²) bei n Knoten; O(nL) Nachrichten bei L Verbindungen; robust, da beschädigte Nachrichten ignoriert werden können Graph ist vollständig bekannt - Pfade von beliebigen Ausgangsknoten – Tabelle mit allen Knoten des Graphen erstellen – Kosten sind erst mal nur für die direkten Nachbarn bekannt Initialisierung: Tabelle aufstellen – Eintragen der Kosten der direkten Nachbarn – bei nicht bekannt unendlich eintragen Iteration: startet beim Nachbarknoten mit den geringsten Kosten – Knoten als betrachtet markieren – Routingtabelle aktualisieren – weiter beim nächsten noch nicht besuchten Knoten mit den geringsten GESAMT kosten bis alle Knoten besucht. Strategien zur Abarbeitung von Aufträgen: FCFS: (first-come, first-served) Die Abarbeitung der Aufträge erfolgt in der Reihenfolge in der die Aufträge eintreffen. Zuerst eintreffende Aufträge werden zuerst abgearbeitet. keine Optimierung der Reihenfolge der Aufträge SSTF: (shortest-seek-time-first): Hierbei werden die Aufträge so abgearbeitet, dass die Strecke zur Neupositionierung des Lese-/Schreibkopfs möglichst gering ist. Es erfolgt eine Optimierung der benötigten Suchzeit. SCAN: Bei SCAN startet der Schreib-/Lesekopf an einem Ende der Festplatte und bewegt sich zum anderen Ende, die Aufträge auf den Zylindern, die er erreicht, werden bearbeitet. Am Ende kehrt der Schreib-/Lesekopf wieder zurück und bearbeitet die restlichen Aufträge. Es erfolgt keine Optimierung der Reihenfolge. Starvation: Bei SSTF, SJF und der Prioritäten-Strategie besteht die Gefahr, dass durch das ständige hinzukommen neuer Prozesse die alten nicht abgearbeitet werden Reihenfolge Bsp: 200 Spuren hat, die von 0 bis 199 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67, 199 FCFS Distanz 772 Spuren zurück. Der Kopf durchläuft die Sektoren der Reihenfolge des Eingangs nach. 98-53+183-98+183-37+122-37+122-14+124-14+124-65+67-65+199-67= 45+85+146+85+108+110+59+2+132=772 SSTF Distanz 252 Spuren zurück. Der Kopf fährt immer den Sektor in seiner Nähe an. 65-53+67-65+67-37+37-14+98-14+122-98+124-122+183-124+199-183= 12+2+30+23+84+24+2+59+16=252 SCAN Strategie legt der Kopf eine Distanz von insgesamt 252 Spuren zurück. Der Kopf fährt von Position 53 zu 0 und von 0 zu 199. 53+199=252 Schutz von Betriebssystemen - Hardware-Unterstützungen Zeitgeber: Ein modernes Betriebssystem muss einen Mehrprogrammbetrieb unterstützen, d. h. mehrere Prozesse teilen sich die CPU. Damit kein Prozess die CPU für sich allein behält, ist die Einführung eines Zeitgebers notwendig, um den Wechsel der Prozesse zu ermöglichen. Wenn die Zeitscheibe eines Prozesses abgelaufen ist, löst der Zeitgeber eine Unterbrechung aus. Grenzregister: Das Betriebssystem muss den Hauptspeicher mit Benutzerprozessen teilen, aber der Speicherbereich des Betriebssystems muss vor einem Zugriff der Benutzerprozesse geschützt werden. Durch das Registerpaar Basisregister und Grenzregister kann man den Speicherbereich des Betriebssystems oder eines Benutzerprozesses einschränken. Wenn ein Benutzerprozess versucht, außerhalb des erlaubten Bereichs zuzugreifen, gibt es eine Software-Unterbrechung (Trap), und das Betriebssystem übernimmt die Kontrolle. Privilegierte Befehle: Systemmodus und Benutzermodus sind zwei Ausführungsmodi, um unterscheiden zu können, ob ein Auftrag vom Betriebssystem oder von einem Benutzerprozess kommt. Die sicherheitskritischen Maschinenbefehle, also die privilegierten Befehle z. B. zur Kontrolle von Unterbrechungen, und Zugriffe auf Dienste vom Betriebssystem z. B. auf Hardware-Geräte können nur im Systemmodus ausgeführt werden. Scheduler: weist die Prozesse dem Prozessor zu, regelt somit die zeitliche Ausführung mehrerer Prozesse, starvation: Shortest Job First, Prioritäten-Strategie. Nicht bei: First-Come, First-Served, Round Robin Dispatcher: entzieht Prozess die CPU und weist sie ienem anderen Prozess zu (führt die Kontextwechsel durch) Time-Sharing-Betrieb: Bei einem Time-Sharing-Betrieb können mehrere Benutzer gleichzeitig an einem Computer arbeiten und dabei mehrere Programme "gleichzeitig" laufen lassen / mehrere Prozesse können sich zu einem Zeitpunkt im Hauptspeicher befinden. Hardware Interrupts: Es wird unterschieden zwischen Interrupts der Controller und Timer Interrupt. Interrupt durch Controller: Controller schließt Lese-auftrag ab, Mausbewegung, Tastendruck, etc. Die Interrupts, welche durch Controller ausgelöst wer-den, sollen unnötige Abfragen vermeiden (busy -wait). Der Timer-Interrupt ist für das Scheduling wichtig: Der TimerChip senden Signal (IR) – der Scheduler wird gestartet, damit der aktuell laufende Prozess gespeichert (schlafen gelegt), neuer Prozess nachgeschlagen und gestartet. Software-Interrupts: Es wird unterschieden: Es kann auf Grund eines Fehlers eines Prozesses unterbrochen werden: Beispiel: Division durch 0, oder Zugriff auf Speicher, die Seite ist aber nicht eingelagert. Andere Möglichkeit: Prozess möchte etwas ausführen, wofür er keine Rechte hat, deswegen Systemcall. Beispiel: Direkt auf Controller zugreifen. Unterschied HW-SW Interrupt: HW Interrupts sind nicht vorhersehbar, da sie durch ein externes Ereignis ausgelöst werden. Bei exakt gleicher Eingabe für dasselbe Programm wird die Software-Unterbrechung an derselben Stelle wieder auftreten, während eine Hardware-Unterbrechung in Allgemeinen nicht reproduzierbar ist.

Unterbrechungsvektor: besteht aus einer Folge von Anfangsadressen für Interuptbehandlungen Die Anfangsadressen werden vom BS eingetragen und dienen dazu die Interupts bestimmten Programmen (Prozessen) zuzuordnen ARQ- Protokoll (Automatic Repeat reQuest): Fehlererkennung: um Bitfehler zu erkennen, müssen zusätzliche Informationen in einem Paket übertragen werden (Prüfsummen). Rückmeldung vom Empfänger: positive (ACK) und negative (NACK) Bestätigungen müssen vom Empfänger zum Senden kommuniziert werden. Wiederholung: Ein fehlerhaft empfangenes Paket muss vom Sender noch einmal übertragen werden. Prozesssynchronisation: Semaphoren initialisieren, up/down Operation und Reihenfolge beachten. Warum kann dies nicht unter Kontrolle des aktuell laufenden Benutzerprozesses geschehen: -Der aktuell laufende Prozess kann sich - für den Fall, dass der Zähler der Semaphore den Wert 0 hat - nicht selbst in den Status "blockiert" versetzen. Dies kann nur das Betriebssystem. -Der aktuell laufende Prozess könnte die Semaphore manipulieren und damit umgehen oder den Zugang für andere Prozesse blockieren. -Während der Manipulation der Semaphore könnte der Prozess durch einen Interrupt unterbrochen werden. Semaphorenoperationen: -> Betriebssystem -> Zugriff muss atomar ablaufen muss, darf also nicht durch andere Prozesse oder Threads unterbrochen werden. BS stellt Semaphorenoperationen zur Verfügung stellt

S1.count = 1 Prozess A repeat down(S1); x=2; up(S2); until false;

S2.count = 0 Prozess B repeat down(S2); x=1; up(S1); until false;

Prozess A down(S1); down(S2);

Prozess B down(S2); down(S1);

Deadlock / Verklemmung -> Eine Menge von Prozessen befindet sich in einem Deadlock, wenn jeder dieser Prozesse auf ein Ereignis wartet, das nur ein anderer Prozess aus dieser Menge verursachen kann. Datei/ Verzeichnisrechte: „-“ für Datei, „d“ für Ordner. rwx rwx rwx – ugo Befehl: chmod ugo+-rwx Datei/Ordner Zahl in der dritten Spalte von links: 1 + Verweise auf diese Datei. Wird die Datei gelöscht, wird nur der Eintrag gelöscht, nicht aber die Datei selbst. Bei Verzeichnissen steht dort mindestens eine 2 (für „.“ und „..“)

Hauptspeicherverwaltung / Paging: Gegeben: HS= 2^37 Worte a 64Bit - phy.HS = 2GB - Seitengröße 16KB HS= 2^37 * 64bit (8Byte=2^3Byte) = 2^37*2^3=2^40=1TB Adressbus bei 64bit Wort Zugriff = 37Bit entspricht dem 37 aus HS 2^37 Die Adressbusbreite entspricht der Anzahl der Binärstellen, die notwendig ist, um alle Worte adressieren zu können. Bei 2^37 Worten sind hierzu genau 37 Binärstellen nötig. Logische Adresse: HS/Wortgröße = 2^37 / 2^3 = 2^34 = 35Bit (37-3) Größe Eintrag in Seitentabelle = HS/Seitengröße=2^40/2^14=2^26=26Bit Seitengröße i.W.: Seitengröße in KB / Wortgröße (16KB/8B=2^14/2^3=2^11) Log. Ad. 2049 zu pys. Ad: Log. Adr./Seitengröße i.W.=2049/2048=1R1 Seitennr. 1 = Seitenrah. 0 => 2048*0+1=1=>phys. Adresse ist 1 Phys. Adr. 2049 zu log. Adr.: Phys. Adr./Seitengröße i.W.=2049/2048=1R1 Seitenrah. 1 = Seitennr. 2 => 2048*2+1=4097=>log. Adresse ist 4097 Bit

Byte

Byte

8 16 32 64 128 256

1 2 4 8 16 32

2^0 2^1 2^2 2^3 2^4 2^5

Seitentabelle Logisch Physisch Seitennummer Seitenrahmen 0 2 1 0 2 1

2er Potenzen: 2^ linke Spalte = rechte

P1 hat eine Wartezeit von 2. P1 muss 4 Zeiteinheiten warten bis der Prozess beendet wird. Die restliche Zeit sind andere Prozesse am Zug:1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2,3,4,2,3,4, 2,4,2,4,4,4 Analog für P2 bis P5: P2 Wartezeiten: 1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2,3,4,2,3,4,2,4,2 --> 13 Wartezeiten a 0,5 -> 6,5 P3 Wartezeiten: 1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2,3,4,2,3 --> 11 Wartezeiten a 0,5 -> 5,5 P4 Wartezeiten: 1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2,3,4,2,3,4,2,4,2,4 --> 14 Wartezeiten a 0,5 -> 7 P5 Wartezeiten: 1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2,3,4,2,3,4,2,4,2 --> 8 Wartezeiten a 0,5 -> 4 Bzw imDurchschnitt: (2 + 6,5 + 5,5 + 7 + 4) / 5 = 25 / 5 = 5.

Problem der hungrigen Philosophen. Wer agiert?: N Philosophen Welche Art von Ressourcen stehen zur Verfügung?: Stäbchen In welcher Menge stehen diese Ressourcen zur Verfügung?: Es gibt N Stäbchen Wie sind diese Ressourcen angeordnet?: Am Teller eines jeden Philosophen liegt links sein Stäbchen. Welche Aktionen können durchgeführt werden? denken und essen Welche Ressourcen werden zur Durchführung der Aktionen benötigt?:denken: keine Ressourcen werden benötigt / essen: zwei Stäbchen Wie werden die Ressourcen reserviert? Ein Philosoph, der essen möchte, greift sich zunächst seines eigenes Stäbchen und dann das seines rechten Nachbarn. Was ist das Problem der hungrigen Philosophen: Hat jeder Philosoph das Stäbchen zu seiner linken gegriffen, kann keiner mehr das zu seiner rechten aufgreifen. Alle Philosophen warten darauf, dass ein Stäbchen frei wird, was jedoch nie geschieht, sodass niemand essen kann. Wie wird dieses Problem gelöst? Bevor ein Philosoph Stäbchen aufgreifen darf, muss er zunächst prüfen, ob beide Stäbchen verfügbar sind. Ist dies der Fall, darf er sofort beide Stäbchen aufgreifen. Kein anderer Philosoph darf ihn dabei unterbrechen oder währenddessen selber mit dem Prüfen und Aufgreifen beginnen.

TCP: bietet einen zuverlässigen, verbindungsorientierten Dienst, über das ein Bytestrom von einem Rechner im Internet fehler-frei einem anderen Rechner zugestellt wird, garantiert Vollständigkeit und richtige Reihenfolge UDP: bietet einen unzuverlässigen, verbindungslosen Dienst, keine Garantie bezüglich der Ankunft und Reihenfolge, wird für DNS Server verwendet, DNS Anfrage ist klein und passt in DNS Segment, DNSServer kann hereinkommende Anfragen beantworten und sofort vergessen. Falls erfolglos, kann die Anfrage erneut gesendet werden oder an einen anderen DNS gesendet werden. UDP Segment: linke, rechte Spalte je 2 Byte Source Portnummer Segment-Länge

Destination Portnummer UDP-Prüfsumme Anwendungsdaten

Mechanismen zuverlässige Datenübertragung: Bestätigung und Timeout. Empfänger sendet Sender Bestätigung für Paket. Timeout ist angemessenes Zeitintervall und wird benutzt, um Verlust des Pakets zu erkennen: Wenn innerhalb der Timeout Zeit der Sender keine Bestätigung erhält, sendet er erneut. In modernen Systemen ist der Hauptspeicher über einen Bus direkt am Prozessor angeschlossen während er früher mit der Northbridge verbunden war. Bei differenzieller Übertragung werden Signale mit entgegengesetzten Pegeln über ein Leitungspaar geschickt. Der Speicher-Controller in einem PC muss das Lesen der gesamten in den SDRAMs gespeicherten Information in regelmäßigen Abständen veranlassen, damit diese nicht verloren geht. Der USB gehört zu den wichtigsten Standard-Verbindungen der South-Bridge zur Kommunikation mit E/AGeräten. Bei USB, IEEE 1394, PCIe und SATA können Geräte im laufenden Betrieb hinzugefügt und entfernt werden. DRAM Package: Planar Im DRAM-Gehäuse ist nur ein einziger Speicherchip untergebracht. Gegenteil: MCM-Multi-Chip Modules mit mehreren (z.B. gestapelten) Chips im Gehäuse. DIMM Ranks: 1 Nach JEDEC-Spezifikation bezeichnet der Begriff Rank einen eindeutigen, unabhängig adressierbaren 64 Bit breiten Bereich eines Speichermoduls. D.h. das betrachtete Modul besitzt eine einzige Reihe von DRAM-Bausteinen, die gleichförmig adressiert werden. Im Unterschied zu den Ranks sind die Bänke (Banks) innerhalb der Speicherbausteine realisierte Speicherbereiche, die gesondert angesprochen werden und durch Trennung der Auffrischzeiten einen schnelleren Zugriff auf die Speicherzellen ermöglichen. Burst length supported: Unter einem Burst versteht man einen Block von im Speicherbaustein nebeneinander liegenden Daten, die sukzessive und nur unter Angabe der Block-Anfangsadresse übertragen werden. Die Folgeadressen für die jeweils nächsten Zugriffe werden durch den Baustein selbst erzeugt. DIMMs enthalten RAM und ROM und auf den Anschlusskontakten auf der Vorderseite und auf der Rückseite der Leiterplatte liegen unterschiedliche (DUAL) Signale an. Eine Grafikkarte mit einem Ausgang für analoge Videosignale benötigt mindestens einen RAMDAC F Zur Speicherung von Nutzdaten auf einem magnetomotorischen Medium müssen diese in ein Magnetisierungsmuster mit möglichst wenigen Bitzellen pro Nutzdatenbit umgesetzt werden, damit diese eindeutig rekonstruiert werden können. R Bevor ein Strom von Nutzdaten auf das Speichermedium einer Festplatte geschrieben werden kann, muss dieser in einen Speichercode umgeformt werden, damit beim Lesen der dazu notwendige Takt zurückgewonnen werden kann. R Bei allen drei Codierungsarten FM, MFM und RLL ist die Anzahl der Codebits immer genau doppelt so groß wie die Anzahl der Nutzdatenbits. R Die MFM-Codierung ist der FM-Codierung überlegen, weil bei gleicher Anzahl von Nutz- und Codebits weniger Flusswechsel erforderlich sind bzw. weniger Einsen im Speichercode vorkommen. F Die RLL-Codierung besitzt gegenüber der FM-Codierung den Nachteil, dass die Speichercodeworte erheblich länger sind und damit mehr Speicherplatz benötigt wird. R Die RLL-Codierung ist der FM-Codierung überlegen, weil die Schreibdichte höher ist und damit mehr Information auf die gleiche Fläche geschrieben werden kann. R Bei der MFM-Codierung ist der Speichercode nur von der Vorgeschichte abhängig wenn ein 0-Bit gespeichert werden soll. Unterschied besteht in der Bedeutung des Begriffs Spur auf einer Festplatte bzw. einer CD-ROM Festplatte: Konzentrischer Kreis auf einer Plattenoberfläche CD-ROM: Spiralförmige Linie über die gesamte Oberfläche vom Zentrum zum Außenrand Definition eines 1-Bits bei Festplatte und CD-ROM Festplatte: Flusswechsel in der magnetischen Schicht CD-ROM: Übergang zwischen Erhöhungen (Lands) und Vertiefungen (Pits) auf der Oberfläche Monitor mit den Spezifikationen nach Teil C) an der DVI-Schnittstelle mit Dual-Link möglich? Nein, da der DVI-Standard nur eine 24-Bit-Farbtiefe unterstützt. Aber auch die maximale Übertragungsrate der Dual-Link-Schnittstelle von 6 x1,65 GBit/s = 9,9 GBit/s würde für die verlangten 1,069547520 GB/s * 10 Bit/Byte = 10,695 GBit/s nicht ausr...