Übungen zur Prozessverwaltung in Betriebssystemen

C1: Betriebssysteme

Übungen zur Prozessverwaltung

1. Unterschiede bei Prozessarten

   Analysieren Sie die Unterschiede zwischen:

   • Batch-Prozesse und interaktive Prozesse:

     Antwort: Bei ersteren interagiert das Betriebssystem nicht mit dem Benutzer.

   • Monoprogrammierung und Multiprogrammierung:

     Antwort: Vergleichen Sie die Graphen aus dem Text (Abbildungen 9.5 und 9.7 zum Prozessmanagement) und stellen Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede fest.

   • Prozess (Programmablauf): Bezieht sich dieser auf Batch-Prozesse, interaktive Prozesse oder beides?

     Antwort: Auf beides.

   • Gleichzeitige vs. nebenläufige Ausführung: Was ist der Unterschied?

     Antwort: Gleichzeitig bedeutet zur selben Zeit, wofür mehr als ein Prozessor benötigt wird. Nebenläufig (concurrent) bedeutet, dass der Prozessor abwechselnd an jedem Prozess arbeitet. Da dies bei sehr hoher Geschwindigkeit geschieht, entsteht für den Benutzer der Eindruck, dass mehrere Prozesse gleichzeitig verwaltet werden.

2. Prozesszustände und Übergänge

   Ein Prozess kann sich im Speicher oder auf der Festplatte befinden (siehe Aufteilung Hauptspeicher/Festplatte, Abbildung 11):

   • Mögliche Übergänge: Analysieren Sie alle möglichen Übergänge zwischen den Zuständen.

     Antwort: Analysieren Sie Abbildung 9.11 und den nachfolgenden Text.

   • Spezifische Übergänge: Können die folgenden Übergänge auftreten?
     • Bereit (ausgelagert) zu Blockiert (ausgelagert)?

       Antwort: Nein, um blockiert zu werden, muss der Prozess aktiv sein (sich im Zustand „Laufend“ befinden).

     • Laufend zu Blockiert?

       Antwort: Nein, er kann nur in den Zustand „Bereit“ wechseln (oder beendet werden, wenn ein schwerwiegender Fehler auftritt).

3. Aufgaben beim Prozesswechsel

   Welche zwei wesentlichen Aufgaben müssen beim Wechsel von einem Prozess zum anderen ausgeführt werden?

   Antwort: Beim Kontextwechsel sind die beiden Aufgaben: Das Sichern der Daten des ausgehenden Prozesses (Prozessorregister, Speicherstatus, Prozessprivilegien usw.) und das Wiederherstellen der Daten des Prozesses, der die Kontrolle über den Prozessor übernehmen soll.

   Wer führt diese aus?

   Antwort: Der Kurzzeit-Scheduler (Dispatcher).

4. Unterschied zwischen Abbildung 9.7 und 9.8

   Was ist im Rahmen der Multiprogrammierung der Unterschied zwischen Abbildung 9.7 und Abbildung 9.8?

   Antwort: Die erste ist nicht-präemptiv (der Prozesswechsel findet statt, wenn der ausgehende Prozess eine E/A-Operation ausführt). Die zweite ist präemptiv (das Betriebssystem verteilt die Zeit für jeden Prozess, ohne auf eine E/A-Operation warten zu müssen).

5. Scheduling-Algorithmen

   Ist es sinnvoll, bei nicht-präemptiver Multiprogrammierung von Scheduling-Algorithmen zu sprechen?

   Antwort: Ja, denn in beiden Fällen entscheidet der Scheduling-Algorithmus, welcher Prozess als Nächstes den Prozessor erhält.

   Nennen Sie einige Scheduling-Algorithmen.

   Antwort: (Siehe Text)

6. Prozessorauslastung

   Die Prozessorauslastung gibt die Nutzungszeit des Prozessors im Verhältnis zur Gesamtzeit an. Bei der Multiprogrammierung wird der Prozessor zwischen verschiedenen Prozessen aufgeteilt. Wann wird der Prozessor dann nicht genutzt?

   Antwort: In den Zeiträumen, in denen ein Aufruf an den Betriebssystemkern erfolgt und der Dispatcher entscheiden muss, welcher Prozess als Nächstes ausgeführt wird.

   

   Dispatcher

7. Antwortkoeffizient

   Der Antwortkoeffizient ist ein Maß für die Langsamkeit eines Computers. Er ist als das Verhältnis von Maschinenzeit zu Bearbeitungszeit definiert. Ist die Maschine wesentlich schneller, wenn der Antwortkoeffizient hoch oder niedrig ist?

   Antwort: Wenn er niedriger ist (kürzere Maschinenzeit).