Vorlesung: Systemarchitekturen

Organisatorisches

Die Vorlesung findet donnerstags von 7.45 bis 11 Uhr im Raum A314 statt.

Die schriftliche Abschlußklausur findet am 2004-07-05 um 9.30 Uhr im Raum A314 statt.

An folgenden Terminen entfällt die Vorlesung:

2004-04-22

2004-04-29

2004-05-13

2004-05-20 (Christi Himmelfahrt)

2004-05-27

2004-06-03 (vorlesungsfreie Zeit nach Pfingsten)

2004-06-10 (Frohnleichnahm)

2004-06-24

Dafür findet an folgenden Ersatzterminen Vorlesung jeweils ab 7.45 Uhr im Raum A232 statt:

2004-04-19

2004-04-26

2004-05-10

2004-05-17

2004-06-21

2004-06-28

Abstract

Streitfragen um die „richtige“ Architektur von Betriebssystemen und Rechnern bestimmen vielfach die (ver-)öffentlichte Meinungsbildung und die Werbeaussagen großer Hersteller.
Jenseits der plakativen und vermeindlichen Vergleiche und Entwicklungssprünge haben sich jedoch die der Rechnerarchitektur und dem Aufbau von Betriebssystem zugrundeliegenden Konzepte in den letzten Jahren nicht umwälzend geändert. Vielmehr existiert eine stabile Basis gut verstandener und in der Praxis erprobter Grundlagen, die auch in modernen Rechnerarchitekturen und Betriebssystemen Anwendung finden. Hierzu zählt der Bestand an Wissen über Aufbau und interne Organisation von Prozessoren und Betriebssystemen, hierbei insbesondere Aspekte der Ablaufsteuerung, Speicherverwaltung und des Zugriffs auf Hintergrundspeicher. Gleichzeitig eroberten sich verteilte Systeme in der jüngeren Vergangenheit einen solch zentralen Stellenwert in der Anwendung, daß Kenntnisse über deren Basismechanismen inzwischen auch als Grundlagenwissen anzusehen sind.

Lernziel

Notenbildung

Die Notenbildung erfolgt anteilig durch die im theoretischen und praktischen Vorlesungsteil erzielte Note im Verhältnis 2:1.

Inhaltsübersicht

1 Motivation und Einführung

1.1 Rechner- und Betriebssystementwicklung

1.2 Peripherie

1.3 Zentralprozessoren

2 Rechnerarchitekturen

2.1 Befehlsarchitekturen

2.1.1 CISC-Befehlssatzarchitekturen

2.1.2 RISC-Technik

2.1.3 Expliziter Parallelismus und EPIC/VLIW

2.2 Mikroarchitekturen

2.2.1 Phasen-Pipelining

2.2.2 Superskalarität

2.2.3 Multithreading-CPUs

2.3 Parallelverarbeitung

2.3.1 Rechnerklassifikation

2.3.2 Speichergekoppelte-Umgebungen

2.3.3 Nachrichtengekoppelte-Umgebungen

2.4 Fallstudie: Die virtuelle Rechnerarchitektur der Java-Maschine

3 Betriebssysteme

3.1 Ablaufsteuerung

3.1.1 Prozesse und Threads

3.1.2 Prozessmodi

3.1.3 Unterbrechungsverwaltung und Scheduling

3.2 Speicherverwaltung

3.2.1 Speichermanagement

3.2.2 Virtuelle Speichertechnik

3.3 Konkurrenz und Synchronisation

3.3.1 Dead- und Livelocks

3.3.2 Synchronisationskonzepte

3.4 Ein-/Ausgabesystem

3.4.1 Physikalische E/A-System

3.4.2 Logisches E/A-System

4 Verteilungsaspekte

4.1 Kommunikation

4.1.1 Nachrichtenvermittlung

4.1.2 Entfernte Unterprogrammaufrufe (RPC)

4.1.3 Client-Server-Modell

4.2 Synchronisationsaspekte

4.2.1 Uhrensynchronisation

4.2.2 Wechselseitiger Ausschluß

4.2.3 Transaktionen

4.3 Verteilter Datenzugriff

4.3.1 Dateisysteme

4.3.2 Service-Orientierung

4.3.3 Data Grids

Bücher

Hinweis: Diese Liste ist noch unvollständig!

Scriptum zur Vorlesung

M. J. Bach: UNIX -- Wie funktioniert das Betriebssystem?, Hanser, 1991.

P. E. Ceruzzi: Eine kleine Geschichte der EDV, MITP, 2003.

B. Goodheart, J. Cox: UNIX, System V, Release 4 -- Reise durch den Zaubergarten, Prentice Hall, 1994.

J. A. Harris: Betriebssysteme -- 330 praxisnahe Übungen mit Lösungen, MITP, 2003.

C. Märtin: Rechnerarchitekturen, Fachbuchverlag Leipzig, 2001.

W. Mauerer: Linux Kernelarchitektur, Hanser Verlag, 2004.

D. A. Solomon, M. E. Russinovich: Inside Microsoft Windows 2000, 3^rd ed., Microsoft Press, 2000.

A. S. Tanenbaum: Moderne Betriebssysteme, Pearson Studium, 2002.
Deutsche Übersetzung von: Modern Operating Systems, Prentice Hall, 2001.

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