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Betriebssystem-Entwicklung (WS 2014/15)
Hier finden Sie Informationen und Material zu meiner Vorlesung
"Betriebssystem-Entwicklung mit Literate Programming"
an der TH Nürnberg.
Betriebssystem-Entwicklung mit Literate Programming (WS 2014/15)
Im Wintersemester 2014/15 halte ich Vorlesungen im Fach
Betriebssystem-Entwicklung mit Literate Programming.
Vorlesungsstart ist am 21.10.2014 um 15:45 Uhr, also erst in der
dritten Semesterwoche! Die Termine 07.10. und 14.10. entfallen
zunächst und werden im Laufe des Semesters nachgeholt.
Unterlagen benötigen Sie zunächst keine; ich stelle im Laufe des
Semesters die verwendeten Vorlesungsfolien im PDF-Format bzw. in
Form von HTML-Folien (in zip-Archiven) zum Download
zur Verfügung. Übungsblätter bringe ich
als Ausdrucke mit.
Für die Bearbeitung der Aufgaben brauchen Sie ein Linux-System (echt
oder in einer virtuellen Maschine), in dem
u. a. die Entwicklungsumgebung (Compiler, make etc.) sowie der
Emulator qemu installiert sind. Ein für die Entwicklung geeignetes
Linux-Image für VirtualBox stelle ich zu Beginn der Veranstaltung
zur Verfügung.
Zum Leistungsnachweis: Sie werden im Rahmen des Praktikums Teile
des kleinen, Unix-ähnlichen Betriebssystems ULIX mit Hilfe von
Literate Programming implementieren und dokumentieren und die dabei
entstehende
Ausarbeitung nach Ende der Vorlesungszeit einreichen.
Voraussetzungen
Hilfreiche Vorkenntnisse sind Programmiererfahrung in C (wie sie z. B.
in meiner Vorlesung Systemprogrammierung Unix/Linux eingeübt wurden)
sowie die grundlegende Theorie der Betriebssysteme. Wer bereits
LaTeX-Kenntnisse hat, findet zudem einen schnelleren Einstieg, die
Teilnahme ist aber auch ohne LaTeX-Erfahrungen möglich.
Inhalte
Die folgende Themenplanung ist provisorisch und ändert sich
evtl. im Laufe des Semesters.
- Einleitung
- Einführung in C und die Linux-Shell Bash
- Features eines Unix-Systems (Überblick)
- LaTeX und Literate Programming
- Booten, Protected Mode, Speicher
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- Interrupts, Faults und System Calls in Ulix
- Prozesse; fork()-Implementierung im Kernel
- Dateisysteme
- Implementierungsprojekt
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Aktuelles
[2015/01/13] Eine Vorabversion des "Cheat-Sheet" für Ulix ist
jetzt online.
[2014/12/10] Die morgige Vorlesung (11.12.2014) muss leider entfallen; es wird dafür auch
keinen Ersatztermin geben. Weiter geht es am 16.12.
[2014/12/02] Die Ergebnisse der Evaluation sind online. Danke fürs
Mitmachen!
[2014/10/21] Die ersten Foliensätze stehen jetzt zur
Verfügung.
[2014/09/24] Bitte denken Sie daran, am ersten Tag (in der zweiten Doppelstunde) Ihr eigenes
Notebook mitzubringen, da Sie dann darauf die Entwicklungs-VM installieren werden.
Material
Termine:
- Di. 15:45-17:15, HQ 305: Vorlesung
- Di. 17:30-19:00, HQ 305: Übung
Die Folien können Sie -- bei PDF-Dateien -- in zwei Varianten herunterladen: 1-up
(eine Folie pro A4-Seite) und 4-up (vier Folien pro A4-Seite). Die meisten
Foliensätze stehen als HTML-Datei zur Verfügung.
Das Ulix-Buch finden Sie unter dem folgenden Link:
ULIX-Book-2014WS.pdf.
Beim Klick auf den Link müssen Sie sich anmelden. Die Zugangsdaten erhalten Sie in der Vorlesung. Bitte geben Sie dieses Buch nicht weiter, stellen es nicht online etc.
| # | Tag |
Thema | Folien (pdf), Übungen, Lösungen | Video (mov) |
| - | 07.10.2014 | entfällt! Ersatztermin: s.u. |
| - | 14.10.2014 | entfällt! Ersatztermin: s.u. |
| 1 | 21.10.2014 |
Einführung
Installation Entwicklungs-VM,
Unix- und ULIX-Features (1.*, 3.*)
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Foliensatz 1:
1-up,
4-up
Foliensatz 2:
1-up,
4-up (ggf. Selbststudium)
Foliensatz 3:
1-up,
4-up;
Übung 1:
ue01.pdf
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#1 (105 MB),
#2 (22 MB)
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| 2 | 28.10.2014 |
LaTeX und Literate Programming (4.*) |
Foliensatz 4:
1-up,
4-up;
Übung 2:
ue02.pdf;
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#1 (89 MB)
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| 3 | 04.11.2014 |
Booten, Protected Mode, Speicher (5.1-5.30) |
Foliensatz 5:
1-up,
4-up;
Übung 3:
ue03.pdf
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#1 (105 MB)
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| 4 | 11.11.2014 |
Speicher (5.31-5.44),
Rahmen- und Seitenverwaltung (6.*) |
(Foliensatz 5, Rest)
Foliensatz 6:
HTML,
html.zip,
Druck-PDF |
#1 (88 MB),
#2 (65 MB)
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| 5 | 18.11.2014 |
Besprechung der Übung 3; Übung 4;
Interrupts und Faults (7.*) |
Vorab-Lektüre: S. 113-137 (ohne "Exercises")
Foliensatz 7:
HTML,
html.zip,
Druck-PDF
Übung 4:
ue04.pdf,
Musterlösung
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#1 (32 MB),
#2 (53 MB)
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| 6 | Do. 20.11.2014
(HQ 305) |
Besprechung der Übung 4,
System Calls (8.*) |
Foliensatz 8:
HTML,
html.zip,
Druck-PDF
Übung 5:
ue05.pdf
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#1 (98 MB)
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| 7 | 25.11.2014 |
Prozesse (9.1-9.44), Zwischenevaluation,
Übung 5 (Forts.) |
Vorab-Lektüre: S. 141-182 (Kap. 6.1-6.3)
Foliensatz 9:
HTML,
html.zip,
Druck-PDF
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#1 (69 MB),
#2 (52 MB)
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| 8 | 02.12.2014 |
Besprechung von Evaluation und Übung 5,
Video zu Aufg. 9 b,
Prozesse (9.45-9.92) |
Übung 6:
ue06.pdf
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#1 (93 MB),
#2 (33 MB)
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| 9 | 09.12.2014 |
fork() und Scheduling (10.*),
Übung 6 (Forts.) |
Vorab-Lektüre: S. 191-199 (Kap. 6.5) und
S. 256-265 (Kap. 8.3; ohne Kap. 8.3.3)
Foliensatz 10:
HTML,
html.zip,
Druck-PDF
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#1 (78 MB)
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| | Do. 11.12.2014 | entfällt! Ohne Ersatz |
| 10 | 16.12.2014 |
Besprechung zu Übung 6;
Dateisysteme (11.*); Übung 7 |
Foliensatz 11:
1-up,
4-up;
Übung 7:
ue07.pdf
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#1 (89 MB)
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| 11 | 23.12.2014 |
Einführung ins Projekt |
Projektaufgaben
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#1 (51 MB)
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| (06.01.2015: Feiertag, außerdem Weihnachtsferien 24.12.-06.01.) |
| 12 | 13.01.2015 | Projekt |
| 13 | 20.01.2015 | Projekt |
| (Ende der Vorlesungszeit: 23.01.2015) |
| Abgabe der Projekt-Ausarbeitungen: 11.02.2015 (23:59 Uhr) |
Literatur
- H.-G. Eßer, F. C. Freiling: The Design and Implementation of the ULIX Operating System, 2015 (noch nicht veröffentlicht)
- F. Mittelbach, M. Goossens: Der LaTeX-Begleiter, 2010, ISBN: 386894088X
- D. E. Knuth: Literate Programming, The Computer Journal, 27(2), pp. 97-111, 1984,
PDF-Datei
- N. Ramsey: Literate Programming Simplified, IEEE Software, 11(5):97-105, 1994,
PDF-Datei
- N. Ramsey: A One-Page Guide to Using noweb with LaTeX,
PDF-Datei
- A. S. Tanenbaum, A. S. Woodhull: Operating Systems Design and Implementation, 3rd edition, ISBN 0131429388 bzw. 0135053765 (Taschenbuch)
- W. R. Stevens, S. A. Rago: Advanced Programming in the Unix Environment, 2013, ISBN 0321637739
- Helmut Herold: Linux/Unix Systemprogrammierung, 2004, ISBN: 3827321603
- Elias Fischer: Das C-Tutorial
- Ted Jensen: A Tutorial on Pointers and Arrays in C, 2003
Evaluation, MeinProf...
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