Vorlesung
Aktuelles
- Freitag, 03.03.2023: Klausurergebnisse im Waffel und Campo einsehbar, Statistiken unter Prüfungsinformationen. Termin zur Einsicht wird per Mail (und hier) bekannt gegeben sobald bekannt.
- Fragestunde zur Klausur im H4 ab Montag, 20.02.2023 08:30
- Besuch des Linux-Kurses der FSI wird empfohlen, Inhalt wird im Übungsbetrieb vorausgesetzt
- Übungsanmeldung im Waffel ab Montag, 17.10.2022 08:00
Im Wiederholerdurchlauf findet keine Vorlesung statt, die Folien und Videos des Vorsemesters sollten jedoch eigenständig bearbeitet werden.
Überblick
Die Veranstaltung Systemprogrammierung (SP) gibt eine Einführung in das „Programmieren im Großen“ mit der Sprache C, verbunden mit der Vermittlung von grundlegenden Techniken der (imperativen) Systemprogrammierung am Beispiel von Betriebssystemen.
Die Vorlesung behandelt Betriebssysteme auf funktionaler wie auch (Software-)struktureller Ebene. Der „klassische“ Lehrstoff über Betriebssystemfunktionen wird am Beispiel eines logischen, schichtenstrukturierten Systementwurfs vermittelt. Dabei steht der gesamtheitliche Zusammenhang zwischen den verschiedenen Funktionen im Vordergrund.
Der Lehrstoff gliedert sich auf in drei Hauptteile. Der erste Teil ist von einführendem Charakter und gibt zunächst eine kurze Motivation, gefolgt von einem etwas längeren geschichtlichen Rückblick über die Entwicklung von Betriebssystemen. Im zweiten Teil werden die typischen zentralen Betriebssystemabstraktionen (Adressraum, Speicher, Datei und Prozess) aus Benutzersicht, d. h. „von oben“ und am Beispiel der UNIX-Systemschnittstelle, diskutiert. Abschluss bildet ein kurzer Abstecher in den modularen, hierarchischen Entwurf von Betriebssystemen. Hier wird die logische Struktur eines Betriebssystems entwickelt, dessen Funktionen im weiteren Verlauf des sich anschließenden dritten Teils genauer betrachtet werden sollen. In eben diesen dritten Teil werden die Konzepte, Techniken und Funktionen im Detail erklärt, die zur Implementierung der eingangs erwähnten Basisabstraktionen von Betriebssystemen erforderlich sind. Im Einzelnen behandelt werden in dem Kontext die folgenden Themen:
- Speichervergabe, Adressraumabbildung
- Prozessumschaltung, -einplanung und -verwaltung
- Unterbrechungssteuerung, Koordination
- Ein-/Ausgabe, Dateiverwaltung
- Ein-/Auslagerung, Programmverwaltung
- Zugriffskontrolle, Systemaufrufe
Im Vordergrund stehen Betriebssystemfunktionen für Einprozessorsysteme. Spezielle Fragestellungen zu Mehrprozessorsystemen (auf Basis gemeinsamen Speichers) werden nur am Rande und in Bezug auf Funktionen zur Koordinierung nebenläufiger Programme behandelt. In ähnlicher Weise werden Fragen zur Echtzeitverarbeitung ansatzweise nur in Bezug auf die Prozesseinplanung erörtert.
Folien und Videos
Über die einzelnen Gliederungspunkte in der folgenden Übersicht gelangt man zu den Videoaufzeichnungen aus den Vorjahren. Die aktuellen Folien sind über die jeweils zugeordneten pdf-Links abrufbar.
All slides are copyrighted (C) 2011-2022 by Wolfgang Schröder-Preikschat and Jürgen Kleinöder, University of Erlangen-Nürnberg, Germany. Use without prior written permission of the authors is not permitted!
A I: Organisatorisches (28.4.)
Lernzielkontrolle: Fragen
Videos aus dem SS20:
A II: C-Kurzeinführung (28.4., 3.5., 5.5., 10.5.)
A III: Ausführung von Programmen - von der Quelle zum Prozess (12.5.)
B IV: Einleitung (19.5.)
B V.1: Rechnerorganisation: Virtuelle Maschinen (2.6.)
B VI.1: Betriebssystemkonzepte: Prozesse (9.6.)
B VI.2: Betriebssystemkonzepte: Speicher (23.6.)
B VI.3: Betriebssystemkonzepte: Adressbindung (30.6.)
B V.2: Rechnerorganisation: Maschinenprogramme (7.7.)
B V.3: Rechnerorganisation: Betriebssystemmaschine (14.7.)
Inhalte: Teilinterpretation, Programmunterbrechung, Laufzeitkontext, Nichtsequentialität
Folien (komplett): (A4) (A5) (A6)
Lernzielkontrolle: Fragen
Videos aus dem SS20:
- Begüßung und Tagesordnung 🔗 pdf
- Einführung in die Teilinterpretation 🔗 pdf
- Ausnahmen auf der Befehlsatzebene 🔗 pdf
- Synchrone und asynchrone Programmunterbrechungen 🔗 pdf
- Nichtsequentielle Programmabläufe 🔗 pdf
- Zusammenfassung 🔗 pdf
- Anhang zu nichtsequentiellen Programmabläufen 🔗 pdf
B VII.1: Betriebsarten: Stapelverarbeitung (21.7.)
Inhalte: Einprogrammbetrieb, Mehrprogrammbetrieb (Multiplexverfahren, Schutzvorkehrungen, Dynamisches Laden, Simultanverarbeitung)
Folien (komplett): (A4) (A5) (A6)
Lernzielkontrolle: Fragen
Videos aus dem SS20:
- Begrüßung und Tagesordnung 🔗 pdf
- Einführung 🔗 pdf
- Manueller Rechnerbetrieb 🔗 pdf
- Automatisierter Rechnerbetrieb 🔗 pdf
- Schutzvorkehrungen für Einprogrammbetrieb 🔗 pdf
- Maßnahmen zur Leistungssteigerung 🔗 pdf
- Auslastungssteigerung durch Multiplexverfahren 🔗 pdf
- Schutzvorkehrungen für Mehrprogrammbetrieb 🔗 pdf
- Programmüberlagerungen 🔗 pdf
- Simultanverarbeitung 🔗 pdf
- Zusammenfassung 🔗 pdf
- Anhang zur Einführung 🔗 pdf
- Anhang zu Programmüberlagerungen 🔗 pdf
B VII.2: Betriebsarten: Dialog- und Echtzeitverarbeitung (optional)
Vertiefende Literatur
- A. Silberschatz, P. B. Galvin, G. Gagne. Operating Systems Concepts. John Wiley & Sons, 2001.
- R. W. Stevens. Advanced Programming in the UNIX Environment. Addison-Wesley, 1992.
- A. S. Tanenbaum, A. S. Woodhull. Operating Systems: Design And Implementation. Prentice-Hall, 1997.
- A. S. Tanenbaum. Structured Computer Organization. Prentice-Hall, 1999.
- Prof. Dr. Wolfgang Schröder-Preikschat. Systemprogammierung Glossar aktuell
Nachfolgend Auszüge aus einem Manuskript des Dozenten Prof. Dr. Wolfgang Schröder-Preikschat, die die einleitenden Themen der Vorlesung (Teil B, 4. und 5.) behandeln.
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