TGI 1

1. Sequentieller Zugriff
2. Random- Access-Dateien

Je nach Struktur der Datei werden Bytes oder Records (fester oder variabler Länge) nacheinander gelesen bzw. geschrieben, wobei "Zurückspulen" für mehrfaches Lesen möglich ist.

a) Es ist 145₁₀ = 10010001₂ und  67₁₀ = 100011₂

_{Die Addition wird dabei "wie immer" gerechnet.}

_{b) Bevor hier eine Addition gemacht werden kann, muss die Dezimalzahl -18 zunächst in ihr 2 Komplement überführt werden. Dazu bildet man zunächst den Betragswert der Zahl als Dualzahl, also:}

18₁₀ = 0010010₂        Die Nullen vor der ersten 1 sind für die Rechnung später, damit wir die gleiche Anzahl Ziffern haben. Im nächsten Schritt werden alle Bits Intertiert. Aus 0010010 wird also 1101101. Zu dieser Zahl wird dann eine Eins addiert. Das Ergebnis stellt nun die Dezimalzahl -18 dar.

Scheduling regelt die zeitliche Ausführung mehrerer Prozesse in Betriebssystemen. 

Wenn ein...

• Prozess erzeugt wird
• Prozess beendet wird
• Prozess blockiert wird
• blockierter Prozess wieder bereit ist
• Prozess unterbrochen wurde (Timer-Interrupt)

• Fairness: Vergleichbare Prozesse sollten vergleichbar behandelt werden
• Hoher Durchsatz: Je mehr Ressourcen parallel in Betrieb gehalten werden, desto höher ist der Gesamtdurchsatz
• Niedrige Durchlaufzeit: Die benötigte Zeit von der Erzeugung bis zur Beendingung eines jeden Prozesses sollte möglichst gering sein
• Niedrige Antwortzeiten: Bei interaktiven System sollte die Zeit zwischen der Nutereingabe und der Reaktion des System möglichst gering sein
• Hohe Effzienz führt zur einen hohen Prozessorauslastung

Da die benötigten Betriebsmittel für die einzelnen Prozesse nicht im Vorfeld bekannt sind. Der Scheduler muss dynamisch auf geänderte Anforderungen reagieren. Dabei können verschiedene Zuteilungsstrategien zum Einsatz kommen.

• Preemptive (unterbrechende); dem Prrozess kann der Prozesspr entzogen werden (Bsp. Round Robin, Shortest Remaining Time First)
• Non-preemptive (nicht unterbrechende); der Prozess gibt freiwillig die Kontrolle an das Betriebssystem ab (Bsp. First-Come-First-Served, Shortest Job First)
• Hybride (preemptove oder non-preemptive); (Bsp. Priority Scheduling)

Einem Prozess wird die CPU für eine bestimmte Zeitscheibe zugeteilt.

Danach wird der Prozess wieder hinten in die Warteschlange eingereiht.

Der Anteil der Rechenzeit für den Prozesswechsel ist zu hoch

Es entstehen meist zu lange Wartezeitem, als es für interaktive Systeme zumutbar wäre

1. Die bereiten Prozesse werden nach der benötigten Rechenzeit sortiert.
2. Der Prozess mit der geringsten noch benötigten Rechenzeit wird ausgewählt.

Sobald ein neuer Prozess erstellt wird, wird der rechnende (aktive) Prozess unterbrochen.

Es muss bekannt sein, wie viel Rechenzeit für einen Prozess benötigt wird.

(Die Anzahl der Befehle sagt nichts über die Ausführungsdauer aus und Statistiken können variieren).

Alle Prozesse werdenin der Reihenfolge ihres Eingangs bearbeitet.

Eine Neuzuteilung der Prozesse findet erst statt, wenn der laufende Prozess zu warten beginnt oder seine Ausführung beendet ist.

Kurze bzw. kurzlaufende Prozesse müssen unter Umständen lange warten

• Analog zu Shortest Remaing Time First aber ohne Unterbrechung
• Garantiert eine minimale durchschnittliche Antwortzeit

• Ebenfalls, Ermittlung der (Rest-)Laufzeit des Prozesses
• Langlaufende Prozesse können verhungern, da alle neuen kürzer laufenden Prozesse Vorrang haben

• Weist jedem Prozess eine Priorität zu
• Die Vergabe kann intern und extern erfolgen
• Prioritäten können statisch oder dynamisch sein
• Die Abarbeitung der Prozesse berücksichtigt hauptsächlich die Prioritäten

Statische Prozesse können verhungern

Prozessen und Threads

Aufteilung von Programmen in verschiedene Prozesse führt i.d.R. zur Notwendigkeit, Informationen zwischen den Prozessen auszutauschen

gemeinsam genutzten Speicher

• Bei Thread des gleichen Prozesses einfach, da Ressourcenbündelung im Prozess (gemeinsamer virtueller Adressraum und gemeinsam genutzte geöffnete Dateien)
• Bei Prozessen nutzt man den gemeinsamen Hauptspeicher, indem verschiedene virtuelle Adressen auf dieselben physikalischen Adressen abgebildet werden, alternativ nutzt man Dateien

Zur Vermeidung von Race Conditions müsste Prozess A den Zugriff auf einen Wert bis zum Abschluss der Veränderung so sperren, dass Prozess B warten muss, bis A seinen Zugriff auf den Wert beendet hat.

...in denen das Endergebnis von der Reihenfolge der Abarbeitung der Prozesse abhängt. 

Die Fehleranalyse ist sehr unangenehm!

Jeweils nur ein Prozess darf im kritischen Abschnitt arbeiten. Durch kritische Abschnitte sollte verhindert werden, dass zwei oder mehr Prozesse (quasi) gleichzeitig gemeinsam benutzten Speicher bearbeiten.

• Abschalten von Unterbrechungen: Unklug (Fairness-Probleme) und unsinnig bei Mehrprozessor- bzw. Mehrkernsystemen
• Einführung einer Sperrvariablen mit Warten auf Freigabe

CPU

Hauptspeicher

Aktives Warten, und Warten verbraucht CPU Zeit

Der TSL-Befehl ist ein spezieller Maschinenbefehl, der von einigen CPUs zur Verfügung gestellt wird. Es handelt sich also um einen Assemblerbefehl.

• Kein anderer Prozess kann auf die Speicherstelle zugreifen, bis die Anweisung ferit ist. (Sperre d. Speicherbus)
• Sperre mit Hilfe der TSL-Anweisung, Entsperre durch MOVE.Anweisung. 

Zwei Prozesse benutzen einen gemeisamen allgemeinen Puffer mit fester Größe. Der Erzeuger legt Informationen hinein, der Verbraucher nimmt sie heraus.

Synchronisation ist notwendig 

Es keine Rechenzeit (CPU-Zyklen) verschwendet.

Sleep blockiert einen Prozess

Wakeup hebt die Blockade eines Prozesses auf. 

• Synchronisation zweier Prozesse über einen gemeinsamen Puffer fester Größe
• Prozess A legt Daten im Puffer ab (Erzeuger)
• Prozess B verarbeitet die Daten d. Puffers  (Verbraucher)
• Erzeuger wird blockiert, sobald der Puffer voll ist
• Verbraucher wird blockiert sonald der Puffer leer ist
• Verbraucher erweckt ggf. den Verbraucher
• Überprüfung von voll und leer bedeutet, belegte verfügbare Pufferplätze abzugleichen - potentielle Race-Conditions