• Vorlesung: Montag, 13:15-14:45, IZ 161
• Tafel- und Rechnerübung: Mittwoch, 11:30-14:45, IZ 161 und 03.359

• Grundlagen aus dem Betriebssystembereich wie Unterbrechungen, Synchronisation und Ablaufplanung aus früheren Veranstaltungen (Betriebssysteme)
  • Wiederholung und Vertiefung in Vorlesung und Übung
• C / C++ und Assembler (x86)
  • Betriebssystemspezifische Inhalte werden in den Übungen vermittelt.
  • Hilfe bei Bedarf

• Im StudIP gibt es zwei Kurse: Vorlesung, Übung/Praktikum. Bitte melden Sie sich in diesen Kursen an.
• Anmeldung zur Prüfung: Im entsprechenden Zeitraum beim Prüfungsamt!
• Anmeldung zur Studienleistung: Die Übungen werden in Zweiergruppen bearbeitet. Melden Sie sich im Registrierungs-Zeitraum zur Teilnahme an der Studienleistung an.

Inhalt der Vorlesung

Ziel der Vorlesung ist die Vermittlung von konzeptionellen Grundlagen und wichtigen Techniken, die für den Bau eines Betriebssystems erforderlich sind. In den vorlesungsbegleitenden Übungen werden diese Kenntnisse praktisch angewendet, indem ein kleines PC-Betriebssystem in kleinen Arbeitsgruppen von Grund auf neu entwickelt wird. Um dies zu bewerkstelligen, sind fundierte Kenntnisse über Aufbau und Funktionsweise der PC-Hardware erforderlich, die ebenfalls in der Lehrveranstaltung vermittelt werden. Dabei werden gleichzeitig Grundlagen aus dem Betriebssystembereich wie Unterbrechungen, Synchronisation und Ablaufplanung, die aus anderen Veranstaltungen weitgehend bekannt sein sollten, wiederholt und vertieft.

Die Vorlesung umfasst folgende Themen:

• Grundlagen der Betriebssystementwicklung
• Unterbrechungen (Hardware, Software, Synchronisation)
• IA-32: Die 32-Bit-Intel-Architektur
• Koroutinen und Programmfäden
• Scheduling
• Betriebssystem-Architekturen
• Fadensynchronisation
• Gerätetreiber
• Interprozesskommunikation

Bachelor- und Master-Variante

Die Veranstaltung "Betriebssytembau 1" gibt es in einer Einkern (5 LP) und einer Mehrkern-Variante (10 LP). Diese beiden Varianten ergeben sich durch die Kombination zweier Module

• Betriebssystembau 1 für Einkernsysteme (5 LP)
• Modul: "Betriebssystembau 1", 5 LP, 2V+2Ü
• Betriebssystembau 1 für Mehrkernsysteme (10LP)
• Modul: "Betriebssystembau 1", 5 LP, 2V+2Ü
• Modul: "Praktikum Betriebssystembau für Mehrkernsysteme", 5 LP, 4P

Die semesterbegleitenden Übungsaufgaben sind entsprechend der jeweiligen Variante angepasst und müssen vom Studierenden entsprechend der geplanten Belewgung gewählt werden. Während des Semesters ist nur ein Wechsel von der Mehrkern- in die Einkern-Variante möglich; umgekehrt ist dieser Wechsel ausgeschlossen.

Die Vorlesungen und Übungen für beide Varianten finden zeitgleich und in den gleichen Räumen statt.

Organisation und Inhalt der Übungen

Ziel der Übungen ist es, schrittweise ein kleines Betriebssystem für den PC zu entwickeln. Für die Bearbeitung der Übungsaufgaben werden Gruppen von je 2 Studierenden gebildet. Dabei gibt es zwei Varianten der Übung, spezifisch für die gewählte Modul-Variante:

• In OOStuBS wird ein Einkern-Betriebssystem für den PC entwickelt. Durch die Einschränkung auf einen Prozessor ist das Schwierigkeitsniveau der Übungsaufgaben geringer als bei der Mehrkernvariante. Abgesehen von der Interprozessor-Synchronisation, werden jedoch dieselben Themen angeschnitten.

• MPStuBS ist die Mehrkern-Variante für "Betriebssystembau 1 für Mehrkernsysteme". Durch die Erweiterung der Aufgabenstellungen auf mehrere Prozessoren treten interessante und herausforderne Synchronisationsprobleme zu Tage.

In beiden Fällen ist die Abgabe der Übungsaufgaben verpflichtend und notwendig für den erhalt der Studienleistung. Insgesamt gibt es 6 verpflichtende Übungsaufgaben.

In den Tafelübungen werden Fragen zum Stoff der Vorlesung geklärt und die Übungsaufgaben vorgestellt. Zusätzlich werden Hintergründe, die für die Aufgaben relevant sind, stärker beleuchtet (z.B. Hardware-Spezifika), Knackpunkte im Design und der Implementierung zusammen besprochen und Lösungen entwickelt. Da die Bearbeitung einer Aufgabe in der Regel zwei Wochen beansprucht, finden Tafelübungen nicht wöchentlich statt.

Lehrevaluationen

• SS24 • Vorlesung • Christian Dietrich • Evaluation (PDF) • Bewertung: 1.1

Technische Infrastruktur

Linux-Pool

Informationen folgen.

Eigener PC

Für die Installation auf dem eigenen PC wird folgende Software benötigt:

• QEMU (qemu, qemu-system-x86, qemu-kvm)
• GCC (build-essentials, binutils, gcc-multilibs, g++)
• nasm

Für Ubuntu (22.04):

apt install nasm qemu qemu-system-x86 qemu-kvm build-essential binutils gcc-multilib g++

Permalink: lehre-ss24-V_BSB1