Front page. OS - Memory management. INF Introduksjon til operativsystemer og datakommunikasjon Digital eksamen

Transkript

1 Front page INF Introduksjon til operativsystemer og datakommunikasjon Digital eksamen Ordinær eksamen Fredag 02.desember 2016 Varighet: kl. 14:30-18:30 (4 timer) Tillatte hjelpemidler: ingen hjelpemidler er tillatt. Faglærer kommer til eksamenslokalet noe tid etter at eksamen har startet. Eksamen består av to seksjoner (seksjon 2 og 3). Riktig svar gir maksimalt antall poeng (angitt i innholdsfortegnelse), og en ubesvart oppgave gir 0 poeng. Feil svar på flervalgsoppgavene gir et lite fratrekk, men det vil ikke være mulig å få mindre enn 0 poeng på hver oppgave. Lykke til! 2(a) OS - Memory management Forklar hva som menes med "relativ adressering" i konteksten adressering av minne. 1/24

2 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 3 2(b) OS - Processes Forklar kort hvordan du kan lage et program som virker på samme måte som et "shell" og som utfører bruker-kommandoer og genererer en ny prosess for hver kommando. Det som er viktigst å forklare er hvordan man håndterer prosesser. 2/24

3 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 5 2(c) OS - CPU schedule algorithm evaluation (text) Anta at du har den følgende avbrytbare ("preemptive") prioritet-baserte CPU scheduling-algoritmen hvor... prosessen med lavest prioritet alltid får kjøre. prioritetene regnes om (justeres) hvert sekund. hver prosess har en tidsslott ("time slice") på 1/n sekunder, n er antall prosesser i systemet. en prosess sin prioritet (0-100) er gitt av hvor stor andel av CPU tiden prosessen har brukt siden forrige justering gitt i prosent (%). For eksempel, en prosess som har brukt 10% av CPU tiden får en prioritet på 10, og en annen prosess som har brukt 20% vil få en prioritet på 20. Forklar hvordan dette systemet vil oppføre seg/kjøre, og evaluer CPU scheduling-algoritmen med hensyn til ressursutnyttelse ("resource utilization"), rettferdighet ("fairness"), responsitivitet ("responsiveness"), forutsigbarhet ("predictability") og utsulting ("starvation"). 3/24

4 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 8 2(d) OS - Page replacement Ta i betraktning et system som har 3 fysiske siderammer ("page frames") i minnet. En applikasjon kjører/eksekveres i dette systemet (alene) og aksesserer sidene ("pages") i følgende rekkefølge ("reference string" - rekkefølgen som sidene blir aksessert): (aksessert først) (aksessert sist) 4/24

5 Hvor mange sidefeil ("page faults") genereres for hver av de følgende sideutbyttingsalgoritmene ("page replacement algorithms"): 1) Firstinfirstout (FIFO)? 2) Second chance (clock)? 3) Least recently used (LRU)? Maks poeng: 9 2(e) OS - IPC Hvilke påstander om interprosess-kommunikajon (IPC) er sanne. 5/24

6 Velg et eller flere alternativer En melding i en "mailbox" bruker en prosess sin PID (som en adresse) for å bestemme hvilken prosess som skal motta meldingen. Det er ingen forskjell på "mailboxes" og "pipes". "Tubing" er en form for IPC som brukes til kommunikasjon mellom en prosess sine barneprosesser. En "mailbox" kan bare brukes til en-veis kommunikasjon. Signaler håndteres av avbruddshåndtereren ("the interrupt handler"). IPC mekanismer som "pipes" og "mailboxes" tilbyr funksjonalitet for å kommunisere uten å bruke TCP/IP-protokollene. "Mailboxes" brukes til å lagre program-parametere. Delt minne ("shared memory") er mappet ("mapped/attached") minne som kan brukes av flere samtidige prosesser. Meldinger som brukes i "mailboxes" kan ha en "type". Systemkallet pipe() oppretter to fildeskriptorer ("file descriptors"). "Pipes" lagrer meldingene som sendes mellom prosesser i en minneside ("memory page") nede i operativsystemkjernen ("the operating system kernel"). Maks poeng: 5 2(f) OS - Memory fragmentation Hva er forskjellen på intern og ekstern fragmentering av minnet? Hvilken type fragmentering kan vi få i et system som bruker paging? 6/24

7 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 3 2(g) OS - Page table lookup Anta at du har et "paging-system" med 16-bits adressering (16-bit adresserom) og 4 KB sider ("pages"). Det er 10 fysiske siderammer ("page frames") i systemet, og sidetabellen er gitt som følger: Page table Page table index Present bit Page frame /24

8 Page table index Present bit Page frame : Gitt følgende logiske/virtuelle adresse hva er den korresponderende fysiske adressen (se svaralternativer under)? A: Den logiske/virtuelle input-adressen er ikke gyldig B: Siden er ikke i minnet, og må hentes fra disken C: D: E: F: G: Rammenummeret til den fysiske siden ("physical frame number") er ikke gyldig 2: Gitt følgende logiske/virtuelle adresse hva er den korresponderende fysiske adressen (se svaralternativer under)? A: Siden er ikke i minnet, og må hentes fra disken B: Den logiske/virtuelle input-adressen er ikke gyldig C: D: E: F: G: Rammenummeret til den fysiske siden ("physical frame number") er ikke gyldig 3: Gitt følgende logiske/virtuelle adresse hva er den korresponderende fysiske adressen (se svaralternativer under)? A: Siden er ikke i minnet, og må hentes fra disken B: Den logiske/virtuelle input-adressen er ikke gyldig C: Rammenummeret til den fysiske siden ("physical frame number") er ikke gyldig D: E: /24

9 F: G: : Gitt følgende logiske/virtuelle adresse hva er den korresponderende fysiske adressen (se svaralternativer under)? A: Siden er ikke i minnet, og må hentes fra disken B: C: D: E: F: Den logiske/virtuelle input-adressen er ikke gyldig G: Rammenummeret til den fysiske siden ("physical frame number") er ikke gyldig For hver oppgave over, velg riktig svaralternativ i tabellen under... A B C D E F G Maks poeng: 8 2(h) OS - Page calculation Vi har et system med 8-bit fysiske adresser og 10-bit virtuelle adresser. Systemet bruker en to-nivås sidetabell ("page table") der 3 bit indekserer første sidetabell, 3 bit indekserer andre sidetabell og 4 bit brukes som offset inn i en side ("page"). 9/24

10 Hvor mange fysiske siderammer ("page frames") er det plass til i minnet? (16) Hvor mange virtuelle sider ("pages") er det i systemet? (64) Hvor stor (i bytes) er en side ("page")? (16) Maks poeng: 3 2(i) OS - Various multiple choice exercises For hver oppgave under skal du velge ETT riktig svar. 1: Hvilken av de følgende påstandene er riktig når det gjelder "disk scheduling"? A: Korteste-søk-først algoritmen ("shortest seek time first", SSFT) kan føre til utsulting ("starvation"). B: Circular SCAN (C-SCAN) er en bi-direksjonal algoritme som utfører forespørsler etter hvert som disk-hodet beveger seg begge veier. C: SCAN utfører forespørsler i rekkefølgen forespørslene kommer inn i køen (first-come-first-serve order) ettersom den skanner køen. D: Avbrytbare ("preemptive") scheduling algoritmer er mer effektive enn ikkeavbrytbare ("non-preemptable") algoritmer. E: Hvis en prosess leser filer sekvensielt spiller det ingen rolle hvilken scheduling algoritme som brukes. 2: Hvilken av de følgende påstandene er IKKE sann om NTFS? A: NTFS er et filsystem i WIndows. B: NTFS bruker lenking-i-media ("chaining-in-media") for å håndtere diskblokker. C: NTFS kan lagre filer direkte inne i et metadata-felt ("record") i master-filtabellen ("master file table"). D: Master-fil-tabellen ("master file table") er en tabell med 1KB felter ("records"). E: Et "run" i NTFS er tilsvarende "extents" i Unix filesystemer. 3: Hvilken av de følgende påstandene er riktig om en prosess sin håndtering av minne? A: Et programs instruksjoner er lagret i "text/code" segmentet. B: Dynamisk minne, f.eks. allokert med malloc(), lagres på stakken. C: En prosess har ingen organisering av minnet. D: Stakk-segmentet har en fast størrelse. 10/24

11 E: Et programs instruksjoner er lagret i data-segmentet. 4: En monolitisk operativsystemkjerne... A:... er den delen av et operativsystem som håndterer enhetsdrivere ("device drivers"). B:... er den delen av et operativsystem som håndterer monolitiske filer. C:... er den delen av et operativsystem som håndterer avbrudd ("interrupts"). D:... har minimal funksjonalitet hvor andre tjenester implementeres som server-prosesser kjørende i brukerområdet ("user space"). E:... er en kjerne hvor all funksjonalitet er kompilert og linket inn i ett stort objekt. 5: Hvilket av disse eventene starter CPU scheduleren? A: Et kall på en funksjon. B: Terminering av en funksjon. C: Opprettelse av en prosess. D: Terminering av en prosess. E: En prosess som kaller execve(). 6: Hvilken av de følgende påstandene er riktig om prosess-tilstander? A: Når en prosess har brukt opp sin tid på CPUen flyttes den fra tilstanden kjørende ("running") til klar ("ready"). B: En prosess som venter på at en ekstern I/O operasjon skal bli ferdig er i tilstanden klar ("ready"). C: En prosess som akkurat er opprettet plasseres initielt i tilstanden blokkert ("blocked"). D: Når en ekstern I/O operasjon er ferdig flyttes prosessen fra tilstanden blokkert ("blocked") til kjørende ("running"). E: Hvis en prosess må vente lenger enn en satt grenseverdi i køen for prosesser i tilstanden klar ("ready") blir prosessen terminert. 11/24

12 For hver av oppgavene over, velg riktig svaralternativ i tabellen under A B C D E Maks poeng: 6 3(a) DC - Reference models Hvorfor har man laget såkalte referansemodeller for datakommunikasjonssystmer, hva slags struktur har disse modellene og hvilke hovedfunksjoner er beskrevet? 12/24

13 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 6 3(b) DC - Network layer Forklar hvorfor subnetting har blitt introdusert, og videre gjør rede for hvordan subnetting fungerer. 13/24

14 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 6 3(c) DC - IP and TCP functionality Hva er de viktigste oppgavene til henholdsvis IP-protokollen og TCP protokollen? Uten å gå for mye i detalj, gjør rede for de viktigste elementene i henholdvis hodet på IP-pakker og hodet på TCP segmenter. Nevn minst tre applikasjonsprotokoller som benytter TCP protokollen for dataoverføringen. 14/24

15 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 6 3(d) DC - Switching methods Gjør rede for forskjellen mellom linjesvitsjing og pakkesvitsjing. Hva er fordeler og ulemper med de to teknikkene? Anta at vi har en linje med overføringskapasitet 100 Mbit/s som skal deles av et antall brukere. Hver brukerstasjon benytter 10 Mbit/s når den er aktiv, og stasjonene er aktive 10% av tiden. Gjør rede for utnyttelsen av overføringskapasiteten ved henholdsvis bruk av linjeswitching og pakkeswitching. 15/24

16 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 6 3(e) DC - Multicast Hva forstår vi med multicast ( gruppekringkasting ) på nettverkslaget, og hvordan kan dette realiseres? 16/24

17 Format Σ Words: 0 Maks poeng: 6 3(f) DC - Various multiple choice exercises For hver oppgave under skal du velge ETT riktig svar. 1: Aksessnettverk er et nettverk som... A: knytter sammen forskjellige land B: tillater raskere aksess enn et trådløs nettverk C: kontrollerer aksessrettighetene til nettverks-brukerne D: kobler endesystemene til Internet E: ingen av alternativene 2: Med stadig høyere linkkapasitet får vi A: overført mer data per sekund, og da blir tiden det tar for det første bit i en pakke å komme fram også automatisk kortere B: overført like mye data per sekund, men tiden det tar for det første bit i en pakke å komme fram blir kortere 17/24

18 C: overført mer data per sekund, men tiden det tar for det første bit i en pakke å komme fram forblir omtrent den samme D: et valg om vi vil ta ut hastigheten i data per sekund, eller redusert tid for det første bit i en pakke å komme fram E: overført mer data per sekund, men tiden det tar for det første bit i en pakke å komme fram vil da øke på grunn av linkbelastningen 3: Wi-Fi (IEEE ) er en LAN teknologi... A: der overføringsfeil ikke er noe problem B: som implementerer CRC (Cyclic Redundacny Check) for å kunne garantere konstant båndbredde C: som ikke tar hensyn til overføringsfeil siden TCP vil håndtere dette D: som tar hensyn til overføringsfeil og vil retransmittere rammer (pakker) E: ingen av alternativene 4: Metningskontroll er nødvendig for å hindre... A: bitfeil B: overflyt av sender-bufferet C: pakketap og økt forsinkelse (pakkeforsinkelse) D: kollisjon mellom sender og mottaker E: overflyt av mottaker-bufferet 5: Hvilket OSI-lag er ansvarlig for prosess-til-prosess levering for hele meldinger? A: sesjonslaget B: applikasjonslaget C: presentasjonslaget D: transportlaget E: nettverkslaget 6: Multiplexing er en... A: metode for ressursreservasjon B: metode for å hindre pakketap i Internet C: teknikk hvor et sett av kanaler (signaler) kombineres til ett signal over et delt medium D: teknikk hvor en pakke sendes til flere mottaker E: ingen av alternativene 7: Med frekvens multiplexing (FDM) får hver sender... A: aksess til mediet på vilkårlige tidspunkter med bruk av vilkårlige frekvenser B: aksess til mediet en gitt tidsluke 18/24

19 C: aksess til mediet såfremt ingen andre kanaler i et høyere frekvensbånd sender data D: gitt et spesifikt frekvensbånd E: ingen av alternativene 8: Hvis en linklagsteknologi har båndbredde 1Mbps og pakkestørrelsen bit, hva er transmisjonsforsinkelsen (delay)? A: 1,953 sek. B: 0,512 sek. C: millisek. D: 0,00512 sek. E: 512 mikrosek. 9: HTTP er tilstandsløs - dette betyr at... A: applikasjoner som benytter protokollen trenger ikke huske (registrere) noe fra en transaksjon til den neste B: den virker hvor som helst der Internet benyttes og er ikke knyttet opp mot for eksempel et land C: den ikke inneholder noen kontrollinformasjon i nyttelasten (payload) D: det ikke er noen skjekksum E: den kan kjøre over hvilken som helst underliggende nettverksteknologi 10: Hvilken av følgende adresser er nødvendig i pakkeswitchet nettverk for å bestemme neste hopp? A: destinasjonsadressen B: tag id C: kildeadressen D: ingen E: loop-back adressen 19/24

20 For hver av oppgavene over, velg riktig svaralternativ i tabellen under A B C D E Maks poeng: 10 3(g) DC - Various multiple choice exercises (2) For hver oppgave under skal du velge ETT riktig svar. 1: En bro videresender eller filtrerer en ramme (pakke) ved å sammenligne informasjon i sin adressetabell med rammens... A: port-nummer B: lag 2 destinasjons-adresse 20/24

21 C: lag 3 destinasjons-adresse D: lag 2 kilde-adresse E: lag 3 kilde-adresse F: størrelse 2: Flytkontroll er nødvendig for å hindre... A: bitfeil B: overflyt av sender-bufferet C: kollisjon mellom sender og mottaker D: overflyt av mottaker-bufferet E: forstyrrelse av dataflyten på overføringslinjen F: at pakkene kommer fram i feil rekkefølge 3: En switch videresender eller filtrerer en ramme (pakke) ved å sammenligne informasjon i sin adressetabell med rammens... A: lag 2 kildeadresse B: lag 3 kildeadresse C: lag 2 destinasjonsadresse D: lag 3 destinasjonsadresse E: portnummer F: størrelse 4: Nettverkslaget i internett er utformet som et... nettverk A: linjeswitchet B: pakkeswitchet C: uswitchet D: helswitchet E: delvis linjeswitchet F: ingen av alternativene 5: Før dataoverføringen starter må ressurser reserveres (allokeres) for et... nettverk A: linjeswitchet B: pakkeswitchet C: TCP basert D: UDP basert E: OSPF basert F: ingen av alternativene 21/24

22 For hver av oppgavene over, velg riktig svaralternativ i tabellen under... A B C D E F Maks poeng: 5 3(h) DC - Various multiple choice exercises (3) For hver oppgave under skal du velge ETT riktig svar. 1: I internettet implementeres metningskontroll i... A: Routere B: Switcher C: TCP D: UDP E: IP F: BGP G: OSPF 2: For en gitt klasse B-nettverk , hva er nettverksprefikset? A: B: C: D: 190 E: 137 F: /24

23 G: ingen av alternativene 3: Hvilken protokoll tilbyr tjenestekvalitet (QoS) med hensyn på gjennomstrømning, forsinkelse og vellykket pakkeoverføring? A: IP B: UDP C: TCP D: BGP E: OSPF F: ARP G: ingen av alternativene 4: Det er viktig å unngå misforståelse mellom big vs. little endian fordi ellers kan... A: det hende at pakker ikke kommer frem til mottaker B: pakkerekkefølgen bli endret C: byterekkefølgen bli endret mellom avsender og mottaker applikasjonen D: feil nettverksinterface bli benyttet E: sjekksummen i TCP headeren bli gal F: sjekksummen i IP headeren bli gal G: Ingen av alternativene - det er ikke viktig 5: Transportlaget er er ansvarlig for... kommunikasjon A: router-til-router B: switch-til-switch C: nettverksgrensesnitt-til-nettverksgrensesnitt D: IP-adresse - til - IP-adresse E: ende-til-ende F: kabel-til-kabel G: by-til-by 23/24

24 For hver av oppgavene over, velg riktig svaralternativ i tabellen under... A B C D E F G Maks poeng: /24