TGI 1
Technische Grundlagen der Informatik, Nordakademie - Elmshorn SM 1/1-51; JB 1/52-82; NR 1/83-92; BR 1/93-131; NR 2/1-27; JJ 2/28-63
Technische Grundlagen der Informatik, Nordakademie - Elmshorn SM 1/1-51; JB 1/52-82; NR 1/83-92; BR 1/93-131; NR 2/1-27; JJ 2/28-63
Set of flashcards Details
| Flashcards | 199 |
|---|---|
| Students | 13 |
| Language | Deutsch |
| Category | Computer Science |
| Level | University |
| Created / Updated | 24.08.2015 / 14.05.2023 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/tgi_1
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| Embed |
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|
Wodurch zeichnet sich die Speicherbelegung durch verkettete Listen aus?
- Ein Block besteht aus dem Zeiger auf den folgenden Block und den Nutzdaten
- Der letzte Block in einer Datei hat eine eine entsprechende Kennzeichnung im Zeiger ("0")
- Blöcke müssen nicht mehr zusammen liegen
- Sequentielles Lesen funktioniert problemlos
- Für den wahlfreien Zugriff auf Block n einer Datei müssen alle n-1 Blöcke davor eingelesen werden
- Durch den vorangestellten Zeiger gehen Nutzdaten verloren: Der Block steht nicht mehr vollständig für die Nutzdaten zur Verfügung
- Nur "innere" Framentierung möglich (im letzten Block)
Nenne die Formel zur Berechnung der Größe der FAT!
(Partitionsgröße / Blockgröße) * Größe der Blocknummer
Wie groß kann ein Festplattenblock einer Festplatte sein?
Zwischen 512 Bytes und 64 KBytes.
(Je nach Plattengröße)
Wie viele Blöcke kann FAT16 maximal verwalten?
FAT 16 kann maximal 216 = 65.536 Blöcke verwalten.
Ist bei FAT die Ablage der Zeiger im Plattenblock notwendig?
Nein, stattdessen werden die Zeiger in einer Tabelle abgelegt.
Diese Tabelle wird zum Start in den Hauptspeicher geladen.
Wie wird bei FAT ein wahlfreier Zugriff ermöglicht?
Hierzu ist ein lineares Verfolgen der Kette notwendig. Jedoch ist dies in der FAT im Hauptspeicher möglich.
Wo befindet sich die FAT
Die FAT befindet sich im Hauptspeicher und wächt mit der Größe der Platte.
Erläuter das Prinzip von I-Nodes!
- Jeder Datei wird eine Datenstruktur zugeordnet (Index-Node)
- Beinhaltet neben Dateiattributen auch die Blockadressen
- I-Nodes nur für geöffnete Dateien im Speicher gehalten -> benötigter Hauptspeicher hängt von der Anzahl geöffneter Dateien - nicht von der Größe der Partition ab
- Anzahl der Blockadresses limitiert die Größe der Datei
- Abhilfe schaffen spezielle Adressblöcke, die weitere Blockadressen aufnehmen können - teilweise wieder von Adressblöcken
Wie werden Verzeichnisse realisiert?
- Auffinden von Dateien erfolgt über Pfadangaben
- Verzeichniseinträge stellen die dafür notwendigen Informationen zur Verfügung
- Ort des Wurzelverzeichnisses ist dem Dateisystem bekannt
- Systeme mit I-Nodes benötigen pro Datei nur den Namen und die Adresse des I-Nodes; Dateiattribute sind im I-Node gespeichert
- In vielen Dateisystemen werden Verzeichnisse wie Dateien behandelt
- Dateien werden ihrem Entstehen nach gespeichert, was eine lineare Suche erforderlich macht
Wie lang darf ein Dateiname maximal sein?
Begrenzung je nach Dateisystem
- MS-DOS: 8.3 (1-8 Buchstaben + optional . und 1-3 Buchstaben)
- Unix V7: 1-14 Zeichen (Groß-/Kleinbuchstaben, Ziffern, etc.)
- Heute üblich: bis zu 255 Zeichen
Einfachste Speicherform: maximalen Platz reservieren
Wozu dient die feste Länge der Dateinamen?
- Speicherung in zwei Attributen: Länge + der Name selbst
- Speicherung mit einem Ende Kennzeichen (häufig 0x0000)
Nenne und beschreibe 2 Verfahren zur Verwaltung freier Blöcke!
- Verwendung einer Bitmap
- Datenstruktur, die für jede Blockadresse ein Bit bereitstellt
- Bit kennzeichnet den Belegungszustand (0 - frei / 1 - belegt)
- Bei verwendung einer FAT wird das Bit dort untergebracht
- Nutzung einer verketteten Liste der freien Blockadressen
- Es genügt einen Block der "Freiliste" im Speicher zu halten
- Platzbedarf ist bei einer recht leeren Platte sehr groß im Vergleich zur Bitmap
Erläutere drei Möglichkeiten zur Performanceverbesserung bei der Dateiauslesung!
- Einführung von Caches
- Einführung von Caches auf den Geräten selbst
- Nutzung von Ausschnitten des Hauptspeichers als Cache
- Analog zu Hauptspeichercaches benötigt man Strategien für die Wahl der ein- bzw. auszulagernden Blöcke
- Block read ahead (Vorauslesen von Blöcken)
- Sequentielle Dateizugriffe sind häufig
- Es kann sich lohnen, weitere Blöcke einer Datei vorausschauend zu laden um folgende Anfragen aus Caches bedienen zu können
- "Beobachtung" bereits geöffneter Dateien ist hier hilfreich
- Reduzierung der Bewegung des Plattenarms
- Durch geschickte Anordnung der Blöcke auf der Platte kann die Bewegung des Plattenarms verringert werden
Was versteht man unter Journaling file systems?
- Einige atomare Aktionen in Dateisystemen können mehrere Zugriffe auf die Platte erfordern
- Verschiebung von Datei D aus Verzeichnis V1 in Verzeichnis V2 bedarf mindestens der Anpassung der Verzeichnisse V1 (löschen des Dateibezugs) und V2 (Aufnahme des Dateibezugs) ggf. müssen dafür Verzeichnisdeskriptoren angepasst werden
- Fundamentale Katastrophen wie Systemabstürze oder Stromausfälle können solche Aktionen unterbrechen und eine Dateisystem in inkonsistentem Zustand hinterlassen
- Einführung eines speziellen Bereichs (Journal) in dem alle Aktionen vermerkt werden, um dann anschließend abgearbeitet zu werden
- Teiweise auch performance-verbessernde Effekte
Was ist ist der Befehlszyklus und wie läuft er ab?
Der Befehlszylkus sind zeitlich getrennte, sich ständig zyklisch wiederhohlende Phasen.
Die Zyklus besteht aus Befehl holen(fetch) und Befehl ausführen (execute)
Befehl holen:
- Befehl aus Speicherplatz, auf den der Befehlszähler (zeigt an welcher Befehl an der Reige ist) zeigt, in Befehlsregister laden
- Befehl decodieren und Befehlszähler erhöhen
- eventuell weitere benötigte Operanden in Mehrzweckregister laden
Begehl ausführen:
- Befehl ausführen
- Ergebnis in Register oder Speicherstelle schreiben
Definition der Informatik
Informatik ist die Wissenschaft von der Informationsverarbeitung, insbesondere mithilfe von Computern. Wissenschaft, Technik und Anwendung der maschinellen Verarbeitung und Übermittlung von Informationen (Gesellschaft für Informatik).
Ein Prozess ist ein Programm in Ausführung mit (u.a.)
- Eigener (virtueller) Adressraum
- Wert des Befehlszähler
- Registerinhalte
- Inhalte der Variablen
- Stapel (Stack), der die Unterprogrammaufrufe verwaltet
- Eigenem Arbeitsverzeichnis
- Handle auf geöffnete Dateien
- Abrechnungs- und Statistikinformationen
Welches sind die Aufgaben eines Betriebssystems?
1. Über welche Schnittstelle werden die Funktionalitäten eines Betriebssystems bereitgestellt?
2. Wie sind diese Funktionalitäten erreichbar?
3. Wo werden sie zur Verfügung gestellt?
1. Programmierschnittstelle
2. Über Systemaufrufe (system calls)
3. In Programmbibliotheken (Systembibliotheken)
1. Über welche Schnittstelle werden die Funktionalitäten eines Betriebssystems bereitgestellt?
2. Wie sind diese Funktionalitäten erreichbar?
3. Wo werden sie zur Verfügung gestellt?
1. Programmierschnittstelle
2. Über Systemaufrufe (system calls)
3. In Programmbibliotheken (Systembibliotheken)
Welche Funktionen beinhaltet die Speicherverwaltung?
Durch welche Eigenschaften wird Software definiert?
Software...
Definition: Betriebssystem
Die Programme eines digitalen Rechensystems, die zusammen mit den Eigenschaften dieser Rechenanlage die Basis der möglichen Betriebsarten des digitalen Rechensystems bilden und insbesondere die Abwicklung von Programmen steuern und überwachen. (DIN 44 300)
Software lässt sich grob in zwei Kategorien unterteilen. (Systemsoftware und Anwendungssoftware)
Welche dieser Programme lassen sich der Anwendungssoftware zuordnen?
Beschreibe den grundsätzlichen Aufbau des Schichtenmodells eines Rechners!
siehe Bild
Welchem Grundsatz folgt die Black-Box-Betrachtung des Betriebssystems?
Die Schnittstelle ist das Maß aller Dinge; die Implementierung, also das Systeminnere, wird nicht betrachtet.
- Welche Gefahren können durch die Black-Box-Betrachtung entstehen?
- Welches Problem birgt die Black-Box-Betrachtung des Betriebssystems?
- Überhöhter Ressourcenverbrauch oder unbefriedigender Ausführungsgeschwindigkeit, wegen Unkenntnis
- Kein Einblick ins System -> Betriebssystemdetails werden ignoriert (performancekritische Anwendungen)
Welche 3 Architekturformen von Betriebssystemen gibt es?
- Monolithische Systeme
- Bsp. MS-DOS
- Geschichtete Systeme
- Bsp. OS/2
- Mikrokernsysteme
- Bsp. MAC OS X (Basierend auf Mach kernel)
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- praktisch liegen häufig Mischformen vor
*Zusatzwissen: Eigenschaften des Betriebssystemkerns "Mach"
- Multitasking
- Threads
- Interprozesskommunikation
- Speicherschutz
Welche Eigenschaften besitzen Monolithische Systeme?
- Keine oder unklare Strukturen
- Teilfunktionen sind nicht klar mit Schnittstellen abgegrenzt
- meist evolutionär gewachsen
Welche Eigenschaften besitzen geschichtete Systeme?
- Teilfunktionen sind hierarchisch auf mehrere Schichten verteilt
- jede Schicht realisiert eine bestimmte Funktionsgruppe
- Funktionen bauen nur auf Funktionen der tieferen Schicht auf
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