Hoofdstuk I
1. Wat ist het verschil tussen symmetrisch en asymmetrische multiprocessing?
- Assymetrische multiprocessing: kernel wordt uitgevoerd op 1 bepaalde master
processor. De master is verantwoordelijk voor scheduling en heeft volledige controle
over het volledige geheugen en de andere bronnen. Als andere processors een dienst
nodig hebben (bv I/O aanroep), sturen ze een verzoek naar de master, die deze
dienst dan uitvoert. Master is wel bottleneck.
- Symmetrische multiprocessing: kernel kan uitgevoerd worden op elke processor.
Ofwel kan de kernel als meerdere processen/threads opgebouwd worden, waardoor
verschillende processoren verschillende gedeelten van de kernel parallel kunnen
uitvoeren. Ofwel voert elke processor een volledige kopie van het OS uit. Scheduling
kan op elke processor gebeuren. Dit stelt hogere eisen aan het OS (meer overhead),
maar biedt wel meer fouttolerantie en uitbreidingsmogelijkheid van het systeem.
2. Wat moet je voorzien om op een Unix-systeem Winsows applicaties uit te kunnen voeren?
- Emulatie: het functioneel gebruik van software en hardware die niet noodzakelijk
effectief aanwezig is in het systeem.
- Dit gebeurt met behulp van een virtuele machine.
- Een virtuele machine is een eenvoudige, gebruiksvriendelijke interface die
toelaat om de systeembronnen correct en zo efficiënt mogelijk te gebruiken.
- Virtuele machines bevorderen de overdraagbaarheid van software op verschillende
hardware.
- Zo wordt het mogelijk om Windows applicaties uit te voeren op een Unix-
systeem.
3. Bespreek hoe je op Windows een Unix-applicatie kan uitvoeren? Wat wordt in deze context
bedoeld met een subsysteem
- Een subsysteem beschikt over een aparte adresruimte.
- De omgevingssubsystemen op Windows zorgen voor interactie met de gebruiker en
voor een API set.
- Hierdoor kan Windows toepassingen ondersteunen die geschreven zijn voor
andere besturingssystemen.
• Een van deze omgevingssubsystemen is het POSIX-subsysteem,
waarin UNIX-compatibele software rechtstreeks kan worden
gecompileerd en uitgevoerd.
- Subsystemen zijn modules die in gebruikersmodus worden uitgevoerd, en die over
een aparte adresruimte beschikken.
,4. Geef drie mogelijke ontwerpen van kernels. Bespreek bij elk hun voor-en nadelen en of ze
nog gebruikt worden.
- Monolitische kernel -> wordt niet meer gebruikt (werd bij klassieke UNIX gebruikt)
- Één grote, monolithische kernel die de volledige functionaliteit ondersteunt.
- Volledige kernel wordt uitgevoerd in dezelfde gedeelde geheugenruimte,
zonder restricties voor toegang tot de hardware.
- Weinig structuur.
- Vrijwel elke procedure binnen de kernel kan een andere oproepen.
Voordelen:
• Zeer efficiënt
Nadelen:
• Niet modulair
o Wanneer het OS aangepast moet worden, moet de hele
kernel aangepast worden
- Gelaagde kernel -> enkel theoretisch model, in praktijk niet in gebruik (wel op
beperkte schaal, in bepaalde deelmodules, bv in I/O subsystemen)
- Kernel met hiërarchisch gescheiden lagen
• Tussen elke laag een interface.
• Interactie met hardware op onderste niveau, gebruikersinterface op
hoogste.
• Elk niveau staat in voor het uitvoeren van een deel van de functies
van het OS
• Elk niveau is afhankelijk van het lagere niveau voor het uitvoeren van
meer primitieve functies en voert diensten uit voor het volgende
niveau
o verbergt hierbij de implementatiedetails.
• Veranderingen op één niveau hebben geen impact op andere
niveaus.
, Voordelen:
• Verdeling in modules
Nadelen:
• Volledige kernel blijft draaien in
kernelmodus
o Elke laag heeft hierdoor
rechtstreeks toegang tot
de hardware
(gevaarlijk!)
• Geen sprake van strikte
gelaagdheid
o Tussen diverse, niet per se aangrenzende, lagen blijven een
groot aantal interacties noodzakelijk
• In praktijk vereisen veranderingen in één laag ook aanpassingen in
andere lagen
• Beveiliging moeilijk in te bouwen
- Microkernel -> wordt gebruikt in Windows NT, maar met een aantal modules
- Client/server model
- Essentiële functies van het OS worden toegewezen aan kernel
1. Kernel wordt zo klein mogelijk gehouden
- Andere functies worden door processen (servers) verzorgd
1. Servers worden in gebruikersmodus uitgevoerd
2. Worden door microkernel behandeld als gewone toepassingen
3. Hebben geen rechtstreekse toegang tot hardware
4. Interactie met andere servers, gebruikerstoepassingen of kernel
gebeurt via de uniforme interface door berichten door te geven
langs de kernel
5. Voorbeelden van servers:
a. Process server
b. Memory server
c. File server
- Modulaire ontwikkeling van kernel en servers mogelijk
1. Nieuwe servers kunnen toegevoegd worden
2. Voorzieningen kunnen weggelaten worden om gereduceerde
implementaties te maken (bv Windows XP Embedded)
Voordelen:
3. Objectgeoriënteerde technieken bieden mogelijkheid om kernel of
servers aan te vullen met modulaire uitbreidingen
a. Nieuwe systeemfuncties kunnen zo ontwikkeld, uitgetest en
ingevoerd worden
4. Alle hardware afhankelijkheid bevindt zich in de microkernel
a. Beperkt inspanningen om OS over te dragen naar andere
processoren
5. Geschikt voor gedistribueerde omgeving (cluster van afzonderlijke
computers)
, Nadelen:
6. Weinig performant
a. Noodzakelijke berichtuitwisseling belast systeem te veel
5. Gegeven onderstaande figuur. Geef van elke component in de “executive” aan wat de
werking ervan is.
Executive: deel van windows NT dat in kernelmodus gedraaid wordt.
- Hardware abstraction layer (HAL) → vertaling tussen algemene opdrachten en
instructies eigen aan een specifieke processor, geheugenmapping, configuratie van
de bussen, afhandeling DMA (Direct memory access), ondersteuning symmetrische
multiprocessing
1. Wat ist het verschil tussen symmetrisch en asymmetrische multiprocessing?
- Assymetrische multiprocessing: kernel wordt uitgevoerd op 1 bepaalde master
processor. De master is verantwoordelijk voor scheduling en heeft volledige controle
over het volledige geheugen en de andere bronnen. Als andere processors een dienst
nodig hebben (bv I/O aanroep), sturen ze een verzoek naar de master, die deze
dienst dan uitvoert. Master is wel bottleneck.
- Symmetrische multiprocessing: kernel kan uitgevoerd worden op elke processor.
Ofwel kan de kernel als meerdere processen/threads opgebouwd worden, waardoor
verschillende processoren verschillende gedeelten van de kernel parallel kunnen
uitvoeren. Ofwel voert elke processor een volledige kopie van het OS uit. Scheduling
kan op elke processor gebeuren. Dit stelt hogere eisen aan het OS (meer overhead),
maar biedt wel meer fouttolerantie en uitbreidingsmogelijkheid van het systeem.
2. Wat moet je voorzien om op een Unix-systeem Winsows applicaties uit te kunnen voeren?
- Emulatie: het functioneel gebruik van software en hardware die niet noodzakelijk
effectief aanwezig is in het systeem.
- Dit gebeurt met behulp van een virtuele machine.
- Een virtuele machine is een eenvoudige, gebruiksvriendelijke interface die
toelaat om de systeembronnen correct en zo efficiënt mogelijk te gebruiken.
- Virtuele machines bevorderen de overdraagbaarheid van software op verschillende
hardware.
- Zo wordt het mogelijk om Windows applicaties uit te voeren op een Unix-
systeem.
3. Bespreek hoe je op Windows een Unix-applicatie kan uitvoeren? Wat wordt in deze context
bedoeld met een subsysteem
- Een subsysteem beschikt over een aparte adresruimte.
- De omgevingssubsystemen op Windows zorgen voor interactie met de gebruiker en
voor een API set.
- Hierdoor kan Windows toepassingen ondersteunen die geschreven zijn voor
andere besturingssystemen.
• Een van deze omgevingssubsystemen is het POSIX-subsysteem,
waarin UNIX-compatibele software rechtstreeks kan worden
gecompileerd en uitgevoerd.
- Subsystemen zijn modules die in gebruikersmodus worden uitgevoerd, en die over
een aparte adresruimte beschikken.
,4. Geef drie mogelijke ontwerpen van kernels. Bespreek bij elk hun voor-en nadelen en of ze
nog gebruikt worden.
- Monolitische kernel -> wordt niet meer gebruikt (werd bij klassieke UNIX gebruikt)
- Één grote, monolithische kernel die de volledige functionaliteit ondersteunt.
- Volledige kernel wordt uitgevoerd in dezelfde gedeelde geheugenruimte,
zonder restricties voor toegang tot de hardware.
- Weinig structuur.
- Vrijwel elke procedure binnen de kernel kan een andere oproepen.
Voordelen:
• Zeer efficiënt
Nadelen:
• Niet modulair
o Wanneer het OS aangepast moet worden, moet de hele
kernel aangepast worden
- Gelaagde kernel -> enkel theoretisch model, in praktijk niet in gebruik (wel op
beperkte schaal, in bepaalde deelmodules, bv in I/O subsystemen)
- Kernel met hiërarchisch gescheiden lagen
• Tussen elke laag een interface.
• Interactie met hardware op onderste niveau, gebruikersinterface op
hoogste.
• Elk niveau staat in voor het uitvoeren van een deel van de functies
van het OS
• Elk niveau is afhankelijk van het lagere niveau voor het uitvoeren van
meer primitieve functies en voert diensten uit voor het volgende
niveau
o verbergt hierbij de implementatiedetails.
• Veranderingen op één niveau hebben geen impact op andere
niveaus.
, Voordelen:
• Verdeling in modules
Nadelen:
• Volledige kernel blijft draaien in
kernelmodus
o Elke laag heeft hierdoor
rechtstreeks toegang tot
de hardware
(gevaarlijk!)
• Geen sprake van strikte
gelaagdheid
o Tussen diverse, niet per se aangrenzende, lagen blijven een
groot aantal interacties noodzakelijk
• In praktijk vereisen veranderingen in één laag ook aanpassingen in
andere lagen
• Beveiliging moeilijk in te bouwen
- Microkernel -> wordt gebruikt in Windows NT, maar met een aantal modules
- Client/server model
- Essentiële functies van het OS worden toegewezen aan kernel
1. Kernel wordt zo klein mogelijk gehouden
- Andere functies worden door processen (servers) verzorgd
1. Servers worden in gebruikersmodus uitgevoerd
2. Worden door microkernel behandeld als gewone toepassingen
3. Hebben geen rechtstreekse toegang tot hardware
4. Interactie met andere servers, gebruikerstoepassingen of kernel
gebeurt via de uniforme interface door berichten door te geven
langs de kernel
5. Voorbeelden van servers:
a. Process server
b. Memory server
c. File server
- Modulaire ontwikkeling van kernel en servers mogelijk
1. Nieuwe servers kunnen toegevoegd worden
2. Voorzieningen kunnen weggelaten worden om gereduceerde
implementaties te maken (bv Windows XP Embedded)
Voordelen:
3. Objectgeoriënteerde technieken bieden mogelijkheid om kernel of
servers aan te vullen met modulaire uitbreidingen
a. Nieuwe systeemfuncties kunnen zo ontwikkeld, uitgetest en
ingevoerd worden
4. Alle hardware afhankelijkheid bevindt zich in de microkernel
a. Beperkt inspanningen om OS over te dragen naar andere
processoren
5. Geschikt voor gedistribueerde omgeving (cluster van afzonderlijke
computers)
, Nadelen:
6. Weinig performant
a. Noodzakelijke berichtuitwisseling belast systeem te veel
5. Gegeven onderstaande figuur. Geef van elke component in de “executive” aan wat de
werking ervan is.
Executive: deel van windows NT dat in kernelmodus gedraaid wordt.
- Hardware abstraction layer (HAL) → vertaling tussen algemene opdrachten en
instructies eigen aan een specifieke processor, geheugenmapping, configuratie van
de bussen, afhandeling DMA (Direct memory access), ondersteuning symmetrische
multiprocessing
