Betriebssysteme 1, WS 01/02

Auf dieser Seite werden während des Semesters weiterführende Informationen sowie die jeweiligen Aufgabenzettel bereitgestellt.

Informationen:

Überblick
Literatur
Aufgabenblätter
Veranstaltungsinhalte (update 8.02.2002)
Added Value
CSP
FDR
Z Notation

Überblick

Im WS 01/02 ist das Buch [1] die wichtigste Grundlage der Vorlesung. Die Standardthemen

Prozesse und Kommunikationsmechanismen,

Speicherverwaltung

Dateisysteme

I/O

Betriebsmittelvergabe, Synchronisation

Zuverlässigkeitsmechanismen

werden für lokale und verteilte Betriebssysteme behandelt.

Die Übungen vertiefen den Vorlesungsstoff durch praktische Anwendung der beschriebenen Konzepte bei der Shell- und Systemprogrammierung unter UNIX. Zur Lösung der praktischen Aufgaben muß man C oder C++ programmieren können. Ein Spezialthema, welches in der zweiten Vorlesung noch weiter vertieft wird, behandelt Beschreibungsmethoden für komplexe Sachverhalte in Betriebssystemen: Die Wirkung einiger Betriebssystemmechanismen (z.B. Security-Funktionen, Real-Time Scheduler) ist so komplex, daß sie mit informalen Sprachmitteln kaum mehr präzise spezifiziert werden kann. Daher sind formale Sprachen erforderlich, um eine eindeutige Beschreibungsweise und eine systematische Verifikation der Korrektheit der Mechanismen zu ermöglichen.
Ein didaktischer Grundgedanke, welcher (hoffentlich ;-) in den Vorlesungen sichtbar wird, besteht im Herausarbeiten von Konzepten oder Paradigmen, die hinter den zur Zeit in Betriebssystemen implementierten Mechanismen stehen. Ich bin mir ziemlich sicher, daß Wissen über die ``bösartigen Details" heutiger Betriebssysteme bereits sehr bald völlig wertlos sein wird und daher nur zur kurzfristigen (kurzsichtigen?) Lösung der Entwicklungsaufgaben im Software-Tagesgeschäft taugt. Verständnis von Konzepten und Paradigmen stellt dagegen einen ``bleibenden" Wert dar, da es uns hilft, neue Technologien effizienter auszunutzen bzw. ihre Eignung für eine Problemstellung erst zur erkennen.

Literatur

[1] A. Tanenbaum: Modern Operating Systems, 2nd edition. Prentice Hall, 2001

Hier werden die Hauptthemen dieses Semesters beschrieben. Die Erweiterungen zur ersten Ausgabe sind enorm.
Hinweise und sonstige Links zu dem Buch
Wer unbedingt ein deutsches Buch lesen möchte, muss auf die deutsche Übersetzung der ersten Ausgabe zurückgreifen (siehe [2]).

[2] A. Tanenbaum: Moderne Betriebssysteme, Hanser 1995

(Die englische Fassung ist allerdings deutlich besser als die deutsche , da die Übersetzer offensichtlich viel besser Informatik als Deutsch und Englisch können.)

[3] A. Tanenbaum, A. S. Woodhull: Operating Systems: Design and Implementation, 2nd edition. Prentice Hall, 1997.

Dies ist eine erweitere Fassung des 1. Teils von [1] bzw. [2].

[4] A. Tanenbaum: Distributed Operating Systems, Prentice Hall 1995.

Dies ist eine erweiterte und aktualisierte Fassung des 2. Teils von [1] bzw. [2].

[5] V. Toth: Programming Windows 98/NT Unleashed, Sams Publishing, 1998.

Eine umfangreicher Überblick über die Systemprogrammierung u nter Windows 98 und Windows NT inkl. CD-ROM mit Beispielen.

[6] W. Stallings: Operating Systems - Internals and Design Principles, Prentice Hall 1998.

Diese Buch ist eine Alternative zu den Büchern von Tanenbaum. Es werden ebenfalls alle wichtigen Standardthemen, auch in bezug auf verteilte Systeme, behandelt.

[7] U. Vahalia: Unix Internals - The New Frontiers, Prentice Hall 1996.

Dieses Buch geht zu den einzelnen Themenbereichen mehr in die Tiefe als Tanenbaum oder Stallings: Wenn diese beiden Bücher nicht mehr genug Details verraten, lohnt es sich, einen Blick in den Vahalia zu werfen.

[8] W.R. Stevens: Unix Network Programming, Prentice Hall 1990.

Eine sehr detaillierte Einführung in die Systemprogrammierung unter UNIX anhand ausführlicher Beispiele. Insbesondere wird auf die Standard Internet Protokolle eingegangen sowie auf Interprozesskommunikationsmechanismen aber auch Remote Login sowie RPCs werden behandelt. Inzwischen gibt es eine überarbeitete zweibändige Ausgabe von 1998. Die Beispiele zu dem Buch liegen auch im Internet zum Download bereit und sind auch alleine häufig sehr hilfreich.

[9] C.A.R. Hoare: Communicating Sequential Processes, Prentice Hall 1985.

Das Standardwerk zu CSP.

[10] A.W. Roscoe: The Practice and Theory of Concurrency, Prentice Hall 1998.

Eine modernisierte Einführung in CSP und FDR.

[11] J. Peleska: Formal Methods and the Development of Dependable Systems, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel 1996.

In dieser Habilitationsschrift befindet sich u. a. die Spezifikation d er HP-UX Access Control Lists (S. 149ff). Eine Postscript-Version liegt zum Download lokal auf den Seiten der Universität Bremen.

[12] M. Spivey: The Z Notation - A Reference Manual, Prentice Hall 1992.

Dieses Buch enthät eine kurze Einführung in die formale Sprache Z und beschreibt anschließend ihre Grundlagen in strukturierter Weise. Der Inhalt steht komplett im Internet als Postscript Version zur Verfügung.

Zu Spezialthemen, die über die beschriebenen Bereiche hinausgehen, wird ein Skriptum herausgegeben.

Aufgabenblatt

Dieser Teil wird während des Semesters dynamisch erweitert.

Blatt 1: Prozeßverwaltung

[PS-2up], [PS], [PDF]

Abgabe: 12.11.2001

Blatt 2: Prozeßverwaltung

[PS-2up], [PS], [PDF]

Abgabe: 26.11.2001

Blatt 3: Threads

[PS], [PDF]

Abgabe: 10.12.2001

Blatt 4: Scheduling

[PS-2up], [PS], [PDF]

Abgabe: ~~11.01.2002~~ verschoben auf 25.01.2002

Added Value

Eine kleine Sammlung von Nützlichkeiten (CSP-Spezifikationen aus der Vorlesung,...) .... wird während des Semesters überarbeitet und erweitert.
Strict Alternation als CSP-Spezifikation (29.10./5.11.2001)

Sperrvariable mit Bug (zum Üben des Umgangs mit FDR) (5.11.2001)

Producer-Consumer-Problem - Lösung mit Semaphoren (5.11.2001)

Producer-Comsumer-Problem - Lösung mit Ringbuffer (12.11.2001)

Beispiel für mögliche Probleme mit CSP-Kanälen (UE 19.11.2001)

Producer-Consumer-Problem in C - Lösung mit Semaphoren und Shared Memory (12./19.11.2001) producer_20011119.c , consumer_20011119.c , producer_consumer_20011119.h
Posix-Threads (26.11.2001) pthread_example.cpp übersetzen mit
 g++ pthread_example.cpp -o pthread_example -lpthread 
Signalhandler (26.11.2001) signals.cpp

Folien zu Dependability (7.01.2002) dependability.ps (dies sind Folien 1-9 aus dem kompletten Foliensatz zu der Lehrveranstaltung Safety Critical Systems 1)

CSP-Wiederholung (Folien vom 21.01.2002) csp-wiederholung-4.pdf

Mirrored Disk Driver (zum Thema Fault Tolerance, Übung 28.01.2002) mirdd.csp
( Die fehlerhafte Spec am Ende der Vorlesung mirdd_wie_am_Ende_der_Uebung.csp-- doofe Syntax-Fehler, kann man aber finden. Tip: Keine Klammerfehler sondern "echte" Syntax-Fehler gleich an mehreren Stellen. )

...
Die Sammlung aus vorangegangenen Semestern

Betriebssystemaspekte - Eine Übersicht [.ps]

Single Task System (STS) [.ps]

Strict Alternation [.csp]

Ringpuffer [.csp]

Producer/Consumer Problem - Lösung mit Stack [.csp]

Scheduler und Fairness [.ps]

Doppelrechner-System [.ps]

Access Control Lists (HP-UX-Funktionsumfang) [.ps]

Active Replication [.ps]

CSP

CSP Quick Reference [.ps]

FDR

FDR-Aufruf

FDR-Online-Help

FDR-Manual [.ps]

Z Notation

Z Glossary [.ps]

agbs@informatik.uni-bremen.de, letzte Änderung 8. Februar 2002

[1]	A. Tanenbaum: Modern Operating Systems, 2nd edition. Prentice Hall, 2001
	Hier werden die Hauptthemen dieses Semesters beschrieben. Die Erweiterungen zur ersten Ausgabe sind enorm. Hinweise und sonstige Links zu dem Buch Wer unbedingt ein deutsches Buch lesen möchte, muss auf die deutsche Übersetzung der ersten Ausgabe zurückgreifen (siehe [2]).
[2]	A. Tanenbaum: Moderne Betriebssysteme, Hanser 1995
	(Die englische Fassung ist allerdings deutlich besser als die deutsche , da die Übersetzer offensichtlich viel besser Informatik als Deutsch und Englisch können.)
[3]	A. Tanenbaum, A. S. Woodhull: Operating Systems: Design and Implementation, 2nd edition. Prentice Hall, 1997.
	Dies ist eine erweitere Fassung des 1. Teils von [1] bzw. [2].
[4]	A. Tanenbaum: Distributed Operating Systems, Prentice Hall 1995.
	Dies ist eine erweiterte und aktualisierte Fassung des 2. Teils von [1] bzw. [2].
[5]	V. Toth: Programming Windows 98/NT Unleashed, Sams Publishing, 1998.
	Eine umfangreicher Überblick über die Systemprogrammierung u nter Windows 98 und Windows NT inkl. CD-ROM mit Beispielen.
[6]	W. Stallings: Operating Systems - Internals and Design Principles, Prentice Hall 1998.
	Diese Buch ist eine Alternative zu den Büchern von Tanenbaum. Es werden ebenfalls alle wichtigen Standardthemen, auch in bezug auf verteilte Systeme, behandelt.
[7]	U. Vahalia: Unix Internals - The New Frontiers, Prentice Hall 1996.
	Dieses Buch geht zu den einzelnen Themenbereichen mehr in die Tiefe als Tanenbaum oder Stallings: Wenn diese beiden Bücher nicht mehr genug Details verraten, lohnt es sich, einen Blick in den Vahalia zu werfen.
[8]	W.R. Stevens: Unix Network Programming, Prentice Hall 1990.
	Eine sehr detaillierte Einführung in die Systemprogrammierung unter UNIX anhand ausführlicher Beispiele. Insbesondere wird auf die Standard Internet Protokolle eingegangen sowie auf Interprozesskommunikationsmechanismen aber auch Remote Login sowie RPCs werden behandelt. Inzwischen gibt es eine überarbeitete zweibändige Ausgabe von 1998. Die Beispiele zu dem Buch liegen auch im Internet zum Download bereit und sind auch alleine häufig sehr hilfreich.
[9]	C.A.R. Hoare: Communicating Sequential Processes, Prentice Hall 1985.
	Das Standardwerk zu CSP.
[10]	A.W. Roscoe: The Practice and Theory of Concurrency, Prentice Hall 1998.
	Eine modernisierte Einführung in CSP und FDR.
[11]	J. Peleska: Formal Methods and the Development of Dependable Systems, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel 1996.
	In dieser Habilitationsschrift befindet sich u. a. die Spezifikation d er HP-UX Access Control Lists (S. 149ff). Eine Postscript-Version liegt zum Download lokal auf den Seiten der Universität Bremen.
[12]	M. Spivey: The Z Notation - A Reference Manual, Prentice Hall 1992.
	Dieses Buch enthät eine kurze Einführung in die formale Sprache Z und beschreibt anschließend ihre Grundlagen in strukturierter Weise. Der Inhalt steht komplett im Internet als Postscript Version zur Verfügung.

Blatt 1:	Prozeßverwaltung
Blatt 1:	[PS-2up], [PS], [PDF]
Abgabe:	12.11.2001

Blatt 2:	Prozeßverwaltung
Blatt 2:	[PS-2up], [PS], [PDF]
Abgabe:	26.11.2001

Blatt 3:	Threads
Blatt 3:	[PS], [PDF]
Abgabe:	10.12.2001

Blatt 4:	Scheduling
Blatt 4:	[PS-2up], [PS], [PDF]
Abgabe:	~~11.01.2002~~ verschoben auf 25.01.2002