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RW-SystemarchitekturKap. 7 Wiederholung Betriebssystem bietet eine Abstraktion der Hardware an: Dateien sind eine Abstraktion von persistentem Speicher.

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Präsentation zum Thema: "RW-SystemarchitekturKap. 7 Wiederholung Betriebssystem bietet eine Abstraktion der Hardware an: Dateien sind eine Abstraktion von persistentem Speicher."—  Präsentation transkript:

1 RW-SystemarchitekturKap. 7 Wiederholung Betriebssystem bietet eine Abstraktion der Hardware an: Dateien sind eine Abstraktion von persistentem Speicher –geräteunabhängig –organisiert in baumartigen Verzeichnisstrukturen –zu jeder Datei gehört ein Pfad in diesem Baum Adressraum eines Prozesses ist eine Abstraktion des Arbeitsspeichers des Rechners –virtueller Speicher abstrahiert von der Größe des vorhandenen Arbeitsspeichers –virtuelle Adressen abstrahieren von physischen Adressen Betriebssystem verwaltet Ein-/Ausgabegeräte –Gerätetreiber sind geräteabhängig, realisieren Abstraktion des Geräts

2 RW-SystemarchitekturKap. 7 Systemfunktionen (System Calls) Schnittstelle zum Betriebssystem realisieren Betriebssystem-Dienste, z.B. Ein-/Ausgabe, Dateioperationen, Prozesskreieren, -löschen, … schalten zwischen Benutzer-Modus und System-Modus um, manche blockieren den aufrufenden Prozess. Benutzer- programm Betriebs- system Aufruf Systemfunktion blockiert Ausführung Systemfunktion Wiederaufnahme Benutzerprogramm Benutzer- Modus System- Modus

3 RW-SystemarchitekturKap. 7 Systemfunktionen (System Calls) Systemfunktionen organisiert in Programmbibliothek Aufrufe sehen wie Prozeduraufrufe aus 1.Aufrufer blockiert, 2.neuer Eintrag für Systemfunktion (mit Rückkehradresse) auf dem Laufzeitkeller angelegt, 3.dieser Eintrag bei Rückkehr wieder aufgegeben, 4.Ausführung Benutzerprogramm an der Rückkehradresse fortgesetzt. Unterschiede: –Wechsel zwischen Benutzer- und System-Modus –Aufruf implementiert durch trap-Befehl statt durch üblichen Unterprogramm-Aufruf-Befehl –trap-Befehl schaltet um in System-Modus, –übergibt die Nummer der Systemfunktion

4 RW-SystemarchitekturKap. 7 Schritte für die Ausführung eines Systemdienstes 11 Schritte für die Ausführung von read (fd, buffer, nbytes)

5 RW-SystemarchitekturKap. 7 Systemdienste Prozesse besitzen 3 Segmente: Programmtext, Daten, Keller

6 RW-SystemarchitekturKap. 7 Klassen von Systemfunktionen (POSIX) Prozessverwaltung: – pid = fork() : lege Kopie des aktuellen Prozesses an, fährt unabhängig fort; gibt dem Vater-Prozess den Prozess-Identifier (pid) des neuen Prozesses und diesem 0 zurück – waitpid((pid, …, … ) : Vater-Prozess wartet auf Terminierung der Kind- Prozesse – s = execve(name, argv, environp) : führe Kommando mir Name name aus Dateiverwaltung: – fd = openfile(file, modus, … ) : öffne Datei für Lesen und/oder Schreiben – s = close (fd) : schließe eine geöffnete Datei – n = read(fd, buffer, nbytes) : lese Daten aus Datei in Puffer – n = write(fd, buffer, nbytes) : schreibe Daten aus Puffer in Datei –…

7 RW-SystemarchitekturKap. 7 Beispiel – Kommando-Interpreter (Shell) Shell wartet auf Eingabe von Benutzer-Kommandos kreiert einen neuen Prozess für die Ausführung des Kommandos #define TRUE = 1 while (TRUE) {/* Endlosschleife */ type_prompt();/* gebe Prompt auf Bildschirm aus */ read_command(comm, params)/* lese Eingabe vom Terminal */ if (fork()!=0){/* kreiere Kind-Prozess */ /* Vater-Prozess */ waitpid(…)/* warte auf Terminierung Kind-Prozess */ } else {/* Kind-Prozess */ execve(comm, params, 0);/* führe Kommando aus */ }

8 RW-SystemarchitekturKap. 7 (Einige) Betriebssystem-Strukturen Monolithische Struktur – das ganze Betriebssystem ist ein ausführbares Maschinenprogramm Geschichtetes System Mikrokerne Client-Server Virtuelle Maschinen

9 RW-SystemarchitekturKap. 7 Geschichtetes System (THE System, Dijkstra 1968) Hardware 0 Prozessor-Verwaltung und Multiprogramming 1 Speicher- und Trommel-Verwaltung 2 Kommunikation Operateur- Prozess 3 Ein-/Ausgabe-Verwaltung 4 Benutzerprogramme 5 Operateur ab hier: Virtualisierung des Prozessors ab hier: Lage-unabh. Speicheradressierung ab hier: Virtualisierung der Operateur-Konsole ab hier: Abstraktion der Ein-/Ausgabegeräte Stapelverarbeitungs-Betriebssystem

10 RW-SystemarchitekturKap. 7 Mikrokerne Prinzip: Teile Betriebssystem in eine Menge von Modulen auf, von denen nur einer, der Mikrokern, im System-Modus laufen muss. Halte Mikrokern so klein wie möglich. Grund: –Fehler im Kern sind gefährlicher als Fehler in Benutzerprogrammen. Sie können das System zum Absturz bringen. Fehler in Benutzerprogramm i.A. nicht. –Größerer Kern mehr Fehler.

11 RW-SystemarchitekturKap. 7 Virtuelle Maschinen Virtual Machine Monitor organisiert den Mehrprogrammbetrieb mit mehreren identischen Kopien der Hardware, aber ohne Erweiterungen wie Dateien etc. Auf jeder Kopie kann ein (evtl. anderes) Betriebssystem laufen. Problem: Das Abfangen von privilegierten Befehlen – 1.Abfangen in CMS-virtueller Maschine (trap in CMS), 2.CMS führt Ein-/Ausgabe-Operationen aus (trap in VM/370), 3.Ausführen auf der realen Hardware.

12 RW-SystemarchitekturKap. 7 Client-Server Client-Server in verteiltem BS Gleicher Aufruf – verschiedene Implementierung


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