Betriebssysteme 1

Mech Pos des Zugriffsarms (seek time) =2ms

Muss ein Startpunkt gegen sein.

• FCFS
  • keine Optimierung möglich
• SSTF (Shortest-Seek Time First)
  • möglichst kleine Wege pro Ding
• C-Scan
  • Zuerst aufsteigen danach beginnend bei kleinsten wieder.

• Verwendet Halbleiterbausteine
• SLC(single level cell)
• MLC(multi level cell)

• Pro Zelle nur ein bit Speicherinfor
• Schneller
• Längere Lebensdauer
• Kleine Kapazität
•  

• pro Zelle 4bit Speicherinformationen
• Langsamer
• Mehr Kapazität
• Kürzere Lebensdauer

1. Storage Devices 
2. Transmission Devices (network cards, modem)
3. Human interface devices

Device Treiber

via singals(interrupts)

kabel

funk

Die Verbindung heisst Port den gibt es seriell oder parallel

PCIe 3.0   <=    30 GBps

SCSI  <=  320 MBps

SAS  <=      6 Gbps, demnächst 12 Gbps

Parallel port  <=  150 kBps

Serial port  <=  100 kbps

DTM (Data transfer mode)

Zugriffsmethode

Transfer mode

sharing

Speed

IO Operations

Character mode

Block mode

Sequenteill

Direkt (random access)

Synchron

Asynchron

Dedicated

Shared

Latenz

Seek time

Transfermode

• Singel Queue Single Ressource
• Multiple Queue Multiple Ressource
• Single Queue Multiple Ressource

UMA heisst Uniform Memory Access

• Alle CPU und deren Cores greifen auf den selben Memory zu
• höher 4Sockets wird der konflikt zu hoch

Non Uniformed Memory Access heisst das jeder CPU und deren Core eignen Speicher hat. Werden Daten von einer Fremden Speicherbank benötigt geht die COm über den Crossbar Switch was etwas dauert!

1. Microsoft Windows (Business und Residential)
2. Apple OS X (Residential)
3. Google Android (Mobile)
4. Linux Ubuntu (Geeks Residential)
5. HP/UX, IBM AIX, Sun Solaris (Datacenter)
6. z/OS (MainFrame)
7. Embedded Systems (Auto, Wetterstation usw)

• yocto
• zepto
• atto
• femto
• pico
• nano
• micro
• milli
• centi
• dezi
• deca
• hecto
• kilo
• mega
• giga
• tera
• peta
• exa 
• zetta
• yotta

Nicht-Strukturierte Daten sind Daten die NICHT in einer Datenbanktabelle stehen und somit klar angesprochen werden können. Bilder, Musik, Videos die wir in Ordnern ablegen.

Diese verdoppelt sich von Jahr zu Jahr.

1. Prozess
2. Adressraum
3. Files
4. I/O

Ein Prozess ist ein Container für ein Programm, dass gerade ausgeführt wird.

Hat eigenen Adressraum (Programm Code, Programm Daten)

Verfügt über Ressourcen
         CPU Status (Registeer, program counter)
         Offene FIles
         Alarme (signals) selbe wie Interrups bei HW

Hat eine Umgebung (allgemeine Umgebungsvariablen) und Sicherheitseigenschaften (user id, group id), die Rechte des Prozesses beschreiben

• Verwaltung des realen Hauptspeichers
• Verwaltung des virtuellen Speichers (Adressraum eines Prozesses)
  • Der virtuelle Speicher kann um ein vielfaches grösse sein als der reale Speicher was für ein Prozess mit sehr hohen Kapazitätsanforderungen nützlich ist.
• Exclusiv zu einem Prozess zugeordnet (integrität, Zugriffsschutz)

• Verwaltung von Massenspeicher
• Geräteunabhängig
  • Benötigt Treibersoftware für jedes Gerät
  • Verdeckt spezielle Funktionen wie Disk Scheduling

• create file
• move file
• delete file
• write file
• read file
• close file
• open file

Systemaufrufe sind services welche vom OS selbst ausgeführt werden.

OS bieten Bibliotheken von Systemaufrufen (system calls) für Standart Aufgaben (services) an
z.B

• Prozess Management
• File Management
• Directory Management
• Geräte Kommunikation

Diese Bibliotheken definieren zusammen das Application Programming Interface (API) eines OS

Linux/Unix/Mac=POSIX (Portable Operating System Interface)

Windows=WIN-API

JVM=JAVA API

Windows hat eine höhere Komplexität da es stark GUI lastig aufgebaut ist.

• Stabilität
• Performance
• Funktionalität

Die Implementierung erfolgt meisten in C ergänzt mit einigen Modulen in Assemblersprache

Facts:

Es werden durchschnittlich 10 bugs pro 1'000 Zeilen Code entdeckt, da ein OS aus ca 5Mio Codezeilen besteht hat es somit ca 50'000 bugs in einem OS.

Bugs sollten theoretisch lediglich lokale Auswirkungen( Benutzerprozesse), aber nicht alles zum Absturz bringen (Blue Screen)

• Monolithische Systeme
• Geschichtete Systeme
• Mikrokerne
• Client-Server-Modell
• Virtuall Maschinen
• Exokern

• Ist die am meist verwendete Struktur
• Das ganze OS läuft als einziges Programm im Kernmodus
• Das OS ist als eine Menge von Prozeduren realisiert, die alle zu einem grossen binären Code zusammengeführt werden.
• Somit kann jede Prozedure jede andere Prozedure aufrufen um deren Funktionalität zu benutzen.
• Kann sehr schwerfällig und langsam werden. Deshalb hat man Parameter wohldefinierten Stellen platziert z.B Stack. Der Aufruf passiert nun durch einen Trap, welcher den PC von Benutzermodus in den Kernelmode transferiert.
  • Hauptprogramm das die angeforderten Dinestprozeduren aufruft
  • Diensprozedruen die Systemaufrufe asufrühren
  • Hilfsfunktionen die die Dienstprozeduren unterstützen

• Das Prinzip hier ist es möglichst wenig also nur den aller wichtigsten Code im Kernel Mode auszuführen und der Rest läuft im User Mode. 
• Dies hat den riesen Vorteil das wenn z.B ein Musikprogramm abstürz dies kein einfluss auf die nötigsten Prozesse hat.
• Häufig wird diese Struktur in Echtzeit, avionischer und militärischen Anwendugen platziert.
• Auserhalb des Kerns ist System in drei Schichten strukturiert
• Alle Prozesse dieser Schichten laufen in User Mode
  • Treiber
  • DienstProgramme
  • Benutzerprogramme

Der ReincarnationServer ist ein Dienstprogramm welcher in der Mikrokernstruktur verwendet wirde. Der Service prüft ob andere Dienstprogramme und Treiber korrekt funktionieren. Ist eins defekt repariert der Reinc dies automatisch.

Die Grundidee ist die selbe wie bei Mikrokern mit der abweichung dass die Prozesse in zwei Klassen

• Die Server (jeder stellt einige Dienste zur Verfügung)
• Die Clients(diese Nutzen die Dienste die von den Servern zur Verfügung gestellt sind)

Wichtig hier ist die Kommunikation welche durch Nachrichtenaustausch zwischen Client und Server passiert (message passing) Der Client weiss hier nicht ob seine Nachricht an ein internen Dienst oder Serverdienst gesendet wird und somit ist es auch egal wer in bearbeitet. Internet ist solch ein Modell im Netzwerk

Exokern bildet die Maschine nicht nach wie VM sonder Teilt sie auf. jedem Benutzer wird somit eine fixe Grösse zugeordnet auf der er machen kann was er will. Hauptvorteil daran ist as die Schicht in der das Mapping passiert bei VM wegfällt das ganz klar ist welcher Adressraum zu welchem Benutzer gehört.

Es heisst Exokern da dies ein Programm ist das im Kernmodus läuft und schaut das jede exokern VM nur in ihrem Adressraum agiert und nicht die ressourcen des anderen User benutzt.