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(34 cards)
Wie definiert man Information?
Unter Information versteht man die abstrakte Bedeutung von Ausdrücken, Grafiken, Gesten, Worten oder Sätzen.
Definition: Repräsentation und Information
Information bezeichnet den abstrakten Gehalt (Bedeutungsinhalt, Semantik) eines Dokuments, einer Aussage, Beschreibung, Anweisung, Nachricht oder Mitteilung. Die äußere Form der Darstellung heißt Repräsentation (konkrete Form der Nachricht). Interpretation bezeichnet den (häufig nur gedanklichen) Übergang von der Repräsentation zur abstrakten Information, d.h. die Deutung der Repräsentation.
Definition: Algorithmus
Ein Algorithmus ist ein Verfahren mit einer präzisen in einer eindeutigen Sprache abgefassten, endlichen Beschreibung unter der Verwendung effektiver (d.h. tatsächlich ausführbarer), elementarer Verarbeitungsschritte zur Lösung eines Problems.
Definition: Effektivität
Ein Verarbeitungsschritt heißt effektiv, wenn er im Prinzip von einer realisierbaren Maschine oder z.B. in endlicher Zeit von einem Menschen mit Bleistift und Papier unter Befolgung genauer Vorschriften ausführbar ist.
Definition: Korrektheit und Terminierung
Die Beschreibung einer gewünschten Berechnung sei gegeben in Form einer funktionalen Spezifikation F.
- Ist ALG ein Algorithmus, der die gewünschte Berechnung durchführt, so nennt man ALG partiell korrekt bezüglich F, wenn ALG für alle erlaubten Eingaben bei Terminierung als Antwort den entsprechenden Funktionswert von F ausgibt.
- Ein Algorithmus ALG heißt terminierend genau dann, wenn ALG für alle erlaubten Eingaben nach endlich vielen Schritten endet.
Gelten (1) und (2), so heißt ALG total korrekt .
Definition: sequentiell vs. parallel
Ein Algorithmus heisst sequentiell, wenn zu jedem Zeitpunkt nur ein elementarer Arbeitsschritt ausgeführt werden kann.
Ein Algorithmus heisst parallel, wenn Arbeitsschritte nebeneinander (zur gleichen Zeit) ausgeführt werden können.
Definition: sequentielle und parallele Prozessoren
Ein sequentieller Prozessor ist ein deterministisches System (Q,R) mit endlich vielen Zuständen Q und einer durch R festge legten endlichen Menge von möglichen Aktionen, wobei zu einem bestimmten Zeitpunkt maximal eine Aktion (ungestört) ausgeführt werden kann.
Ein Multi-Prozessor entsteht durch Kombination von n ∈ N deterministischen, in sich sequentiellen Prozessoren, wobei die Zustandsmenge Q des Gesamtsystems sich aus der Kombination der n Einzelzustände Q 1 × Q 2 × . . . × Q n ergibt. Durch R ist sowohl die endliche Menge der Aktionen jedes einzelnen Prozessors bestimmt wie auch festgelegt, welche Prozessoren welche Aktionen gemeinsam oder unabhängig voneinander ausführen können.
Definition: Ausführung einer Menge von Prozessen
Ein Ablauf in einem (Multi)-Prozessor mit n Komponenten und möglichen Zuständen aus Q 1 × Q 2 × . . . × Q n führt zu einer Menge von Prozessen P S = {P 1 , . . . , P n}, für die gilt:
- Jedes einzelne P i ∈ P S ist eine linear geordnete Zustands- bzw. Aktionsfolge, also ein sequentieller Prozess auf Zuständen von Q i , der die Regel R i des entsprechenden Teilsystems sowie globale Regeln berücksichtigt.
- Aktionen der verschiedenen Prozesse von P S können in beliebiger Reihenfolge oder auch gleichzeitig ausgeführt werden, soweit nicht
a) die Bedingungen des jeweils einzelnen Prozesses aus 1. verletzt werden, und
b) die Regeln R des Gesamtsystems bezüglich der Reihenfolge von Aktionen entsprechend Def.II.9 nicht verletzt werden.
Werden die Aktionen der Prozesse von P S in beliebiger Reihenfolge gemäß 2. sequentiell ausgeführt, spricht man auch von einem pseudo-parallelen System, anderenfalls von einem echt parallelelen System.
Definition: Betriebssystem n. Tanenbaum
An operating system is a program that controls the resources of a computer system and provides its users with an interface or virtual machine that is more convenient to use than the bare machine.
Definition: Zielsetzung von Betriebssystemen
Ein Betriebssystem soll
- die Benutzung eines Computers möglichst einfach machen.
- die verfügbare (teure) Hardware möglichst effizient nutzen.
Was bedeutet ALU?
Arithmetic-Logical-Unit
Benenne und sortiere alle Speicherarten nach Geschwindigkeit (7 Stück)
- Prozessor-Register
- Level 1 Cache
- Level 2 Cache
- Level 3 Cache
- RAM (Random Access Memory)
- SSD/Flash
- HDD
Was sind die Besonderheiten eines Von Neumann-Rechners?
Befehle und Daten sind im selben Speicher, was die Architektur flexibel macht.
Speicherzugriff ist ein Bottleneck.
Ist immer sequenziell.
Definition: Befehlsprozessor
Der Befehlsprozessor zur Verarbeitung von Befehlen bildet die Grundlage für die Befehslausführung, da hier der aktuell auszuführende Befehl analysiert (dekodiert) und Aufträge an die ALU usw. gegeben werden, so wie auch das Holen des nächsten auszuführenden Befehl organisiert wird.
Was sind die typischen Aufgaben jeden Rechners?
Ein- und Ausgabe von Daten: Lesen und Schreiben unterschiedlicher Speichermedien und Übertragen von Daten zwischen verschiedenen Geräten.
Speichern von Daten auf unterschiedlichen Medien, so dass sie sowohl dem Benutzer als auch anderen Einheiten zur Verfügung stehen.
Verarbeiten von Daten in der Central Processing Unit – logische Verknüpfungen, Arithmetik und Vergleiche – Anwendung von komplexen Algorithmen auf die bereit-
zustellenden Daten
Kontrolle des gesamten Rechners durch die CPU
Welche Bedingungen braucht es für einen Deadlock?
- Eine Ressource wird exklusiv benötigt.
- Die Ressource, auf die gewartet wird, hält ein anderer Prozess.
- Eine Auflösung (des hold) durch Unterbrechung ist nicht vorgesehen.
- Die Warte-Beziehung unter Prozessen des Deadlocks ist zirkulär.
Nur wenn alle vier Bedingungen vorliegen, kann ein Deadlock entstehen - es handelt sich also um notwendige Voraussetzungen.
Wie funktioniert das Tokenring-Protokoll?
Jeder Knoten des Netzes ist über eine Tokenring-Karte mit dem Ring verbunden.
Jeder Knoten hat im Ring eine eindeutige Identifizierung durch seine Adresse.
Im Ring zirkuliert während des Betriebs eine spezielle Nachricht – das sog. Token, daher der Name des Verfahrens – immer reihum von Netzwerkanschluss zu Netzwerkanschluss. Ist das Netzwerk ansonsten nicht benutzt, so ist das Token im Zustand ’idle’ (oder ’free’).
Den Zugriff auf das nur exklusiv zu nutzende Übertragungsmedium erreicht ein Knoten, indem er auf das Token wartet bis es an seinem Netzzugang angekommen ist:
- Ist das Token ’free’, so wird es auf ’busy’ gesetzt, wei-
tergeschickt und die Übertragung kann beginnen. - Ist das Token ’busy’, so muss der Knoten warten, da
gerade ein anderer Knoten Daten überträgt.
Ist die Übertragung beendet, setzt der Knoten das Token bei der nächsten Ankunft wieder auf ’free’ und schickt es weiter.
Was bedeutet RAID?
Redundant Array of Independent Disks
Redundanz entsteht, wie der Name sagt, durch Replikation von Daten auf mehrere Platten.
Was ist ein Semaphor?
Ein Semaphor ist eine von mehreren Prozessen nutzbare Integer-Variable, die nur über die drei folgenden Aktionen veränderbar ist:
sem. init(n) initialisiert den Semaphor
sem. P() dekrementiert sem um 1
sem. V() inkrementiert sem um 1
Alle Aktionen auf einem Semaphor sind wechselseitig ausgeschlossen.
Der Wert eines Semaphores wird nie negativ.
Es wird dazu genutzt den Zugriff bei Konkurrenz auf Ressourcenzugriff zu regeln.
Was ist ein Inode?
Anstatt einer gigantischen Tabelle werden baumartige “Teil-Tabellen” genutzt, um auf Speicherbereiche einer Datei zu zeigen.
Was ist ein Interrupt?
Entzug der CPU ohne Prozess-internen Grund, z.B. nach Ablauf einer Zeitscheibe oder Überschreiten einer maximalen Ausführungszeit. Dies geschieht durch ’Unterbrechen’ des Prozesses (interrupt) und wieder Zurückführen in den Zustand READY.
verbindungslos vs. verbindungsorientiert
verbindungslos (UDP) es wird rausgeballert ohne Kontrolle, ob es angekommen ist
verbindungsorientiert (TCP) Es wird eine Verbindung per Handshake aufgebaut, wiederholt Sendung bis eine “Empfangsbestätigung” gesendet wurde
Aktives Warten vs. passives Warten
Man unterscheidet zwischen
- Aktivem Warten unter Nutzung der CPU zum Warten, auch spin lock genannt, und
- Passivem Warten unter Freigabe der CPU, auch als sleep lock bezeichnet.
Was ist CISC?
Complex Instruction Set Computer (CISC), im klasssischen sehr aufwendigen Design
