נא לסמן את התשובה הנכונה בטופס התשובות המצורף, ללא נימוק. הבדיקה תתבצע באופן אוטומטי, ולכן יש להקפיד לסמן נכון ובבירור את (1) מספר תעודת הזהות,את (2) מספר הטור המצוין למטה, ואת (3) התשובות עצמן. בכל סעיף יש לבחור תשובה אחת בלבד.
Full original question text (raw OCR)
שאלה 1 - זיכרון וירטואלי (20 נק') טור X
(2 נק') מה המטרה של יחידת SLB בארכיטקטורת Power PC? א. לתת מענה לתרגום כתובת אפקטיבית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת וירטואלית ב. לתת מענה לתרגום כל כתובת וירטואלית לכתובת פיזית ג. לתת מענה לתרגום כל כתובת אפקטיבית לכתובת וירטואלית ד. לתת מענה לתרגום כל כתובת אפקטיבית לכתובת פיזית ה. לתת מענה לתרגום כתובת וירטואלית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת פיזית ו. לתת מענה לתרגום כתובת אפקטיבית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת פיזית
Virtual-to-physical address translation(2 נק') מה המטרה של יחידת TLB בארכיטקטורת Power PC? א. לתת מענה לתרגום כתובת וירטואלית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת פיזית ב. לתת מענה לתרגום כל כתובת וירטואלית לכתובת פיזית ג. לתת מענה לתרגום כל כתובת אפקטיבית לכתובת וירטואלית ד. לתת מענה לתרגום כל כתובת אפקטיבית לכתובת פיזית ה. לתת מענה לתרגום כתובת אפקטיבית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת וירטואלית ו. לתת מענה לתרגום כתובת אפקטיבית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת פיזית
Virtual-to-physical address translation(2 נק') מה המטרה של יחידת ERAT בארכיטקטורת Power PC? א. לתת מענה לתרגום כתובת אפקטיבית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת פיזית ב. לתת מענה לתרגום כל כתובת וירטואלית לכתובת פיזית ג. לתת מענה לתרגום כל כתובת אפקטיבית לכתובת וירטואלית ד. לתת מענה לתרגום כל כתובת אפקטיבית לכתובת פיזית ה. לתת מענה לתרגום כתובת וירטואלית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת פיזית ו. לתת מענה לתרגום כתובת אפקטיבית שניגשו אליה לאחרונה לכתובת וירטואלית
Virtual-to-physical address translation(3 נק') מה קורה בזמן של SLB-miss בארכיטקטורת Power PC? א. קורת פסיקת דף ומערכת הפעלה שמטפלת בה מעדכנת את SLB מתוך טבלאות שלה ב. קורת פסיקת דף ומערכת הפעלה שמטפלת בה מעדכנת את SLB מתוך HTAB ג. חומרה ממשיכה את התרגום וניגשת לHTAB לצורך המשך תרגום ד. חומרה ממשיכה את התרגום ועושה page walk על כל חמש רמות של טבלאות הדפים ה. חומרה ממשיכה את התרגום הארוך בין כתובת אפקטיבית לכתובת פיזית ו. כל התשובות האחרות אינן נכונות
libc syscall wrapper caching pitfallsLocal vs global interrupt disableVirtual-to-physical address translation(3 נק') מה קורה בזמן של TLB-miss בארכיטקטורת Power PC? א. חומרה ממשיכה את התרגום וניגשת לHTAB לצורך המשך תרגום ב. קורת פסיקת דף ומערכת הפעלה שמטפלת בה מעדכנת את SLB מתוך טבלאות שלה ג. קורת פסיקת דף ומערכת הפעלה שמטפלת בה מעדכנת את SLB מתוך HTAB ד. חומרה ממשיכה את התרגום ועושה page walk על כל חמש רמות של טבלאות הדפים ה. חומרה ממשיכה את התרגום הארוך בין כתובת אפקטיבית לכתובת פיזית ו. כל התשובות האחרות אינן נכונות
libc syscall wrapper caching pitfallsLocal vs global interrupt disableVirtual-to-physical address translation(3 נק') מה קורה בזמן של ERAT-miss בארכיטקטורת Power PC? א. חומרה ממשיכה את התרגום הארוך בין כתובת אפקטיבית לכתובת פיזית ב. קורת פסיקת דף ומערכת הפעלה שמטפלת בה מעדכנת את SLB מתוך טבלאות שלה ג. קורת פסיקת דף ומערכת הפעלה שמטפלת בה מעדכנת את SLB מתוך HTAB ד. חומרה ממשיכה את התרגום וניגשת לHTAB לצורך המשך תרגום ה. חומרה ממשיכה את התרגום ועושה page walk על כל חמש רמות של טבלאות הדפים ו. כל התשובות האחרות אינן נכונות
libc syscall wrapper caching pitfallsLocal vs global interrupt disableVirtual-to-physical address translation(5 נק') מה קורה בזמן של HTAB-miss כפול בארכיטקטורת Power PC (כלומר, שתי פונקציות הערבול לא מצאו את התרגום)? א. קורת פסיקת דף ומערכת הפעלה שמטפלת בה מעדכנת את HTAB מתוך טבלאות שלה ב. אין מצב של HTAB-miss תמיד אפשר למצוא תרגום של כל כתובת וירטואלית בHTAB ג. אין מצב של HTAB-miss תמיד אפשר למצוא תרגום של כל כתובת אפקטיבית בHTAB ד. חומרה ממשיכה את התרגום ועושה page walk על כל חמש רמות של טבלאות הדפים ה. חומרה ממשיכה את התרגום הארוך בין כתובת אפקטיבית לכתובת פיזית ו. כל התשובות האחרות אינן נכונות
libc syscall wrapper caching pitfallsLocal vs global interrupt disableVirtual-to-physical address translation
The exam question — original PDF
pages 2, 3, 4Exactly as it appears on the exam paper.
Built from these components
Ordered basic → advanced. Master the earlier ones first.
Review the material
Read these before you answer — each verified slide teaches a component this question tests, and nothing from an unrelated topic is included. Tutorial slides show the actual slide image.
Reminder: x86 paging Need to translate from: virtual addresses to: physical addresses Translation is cached on-chip TLB (Translation Lookaside Buffer) Page table is read & modified by HW (Access/dirty bit) Each process has its own virtual address space Page table pointed to by CR3 register During context switch the OS updates the value of CR3. Page table is a hierarchical structure OS – virtualization 23
קריאות המערכת getpid(), getppid()pid_t getpid();קריאת מערכת המחזירה לתהליך הקורא את ה-pid של עצמו.pid_t getppid();קריאת מערכת המחזירה את ה-PID של תהליך האב של התהליך הקורא.שאלה: מה המשמעות של getppid() == 1 עבור תהליך משתמש טיפוסי?תשובה: תהליך האב הוא init. קורה למשל אם תהליך הבן יתום.מערכות הפעלה - תרגול 222
מערכות הפעלה - תרגול 2281שאלה ממבחן
תרגול 8מנגנוני סנכרון: משתני תנאימנגנוני סנכרון: סמפוריםדוגמה: מימוש מנעול קוראים-כותביםסינכרון בגרעין לינוקס1מערכות הפעלה - תרגול 8
טבלת הדפים (page table)לכל תהליך יש טבלת דפים משלו – מבנה נתונים אשר ממפה בין דפים למסגרות.ניתן לממש טבלת דפים באמצעות מבני נתונים שונים: מערך פשוט, עצים, טבלאות גיבוב (hash tables), ...עבור כל דף במרחב הזיכרון הווירטואלי של התהליך, יש כניסה בטבלת הדפים אשר מציינת:האם הדף נמצא בזיכרון ובאיזו מסגרת?האם הדף נמצא בדיסק ובאיזה מיקום?האם הדף מעולם לא הוקצה? (כלומר איננו בזיכרון ואיננו בדיסק)טבלת הדפים אחראית לתפקידים נוספים כמו הגנת גישה.למשל: טבלת הדפים מסמנת דפים לקריאה בלבד ומונעת גישות כתיבה.19מערכות הפעלה - תרגול 10
סיכום: תהליך התרגום במעבדי אינטל39the CPU searches the TLBhitmissthe CPU walks the page tablecompletedpage faultphysical addressvirtual addressthe OS serves the page faultמערכות הפעלה - תרגול 10
סיכום השיעור שעבר2the CPU searches the TLBhitmissthe CPU walks the page tablecompletedpage faultphysical addressvirtual addressthe OS serves the page faultמערכות הפעלה - תרגול 10
מה נלמד היום?3the CPU searches the TLBhitmissthe CPU walks the page tablecompletedpage faultphysical addressvirtual addresskill the process or the entire systemfix the page table and retrythe OS serves the page faultinvalidvalidמערכות הפעלה - תרגול 10
הרשאות של אזור זיכרוןהדגלים המציינים את הרשאות האזור נשמרים בשדה vm_flags והם מאפשרים לגרעין לסווג גישות חוקיות ולא חוקיות לדפים באזור.VM_READ, VM_WRITE, VM_EXEC – האם מותר לקרוא/לכתוב/לבצע נתונים בדפים באזור.VM_MAYREAD, VM_MAYWRITE, VM_MAYEXEC – "הרשאת הרשאה" לכל אחת מההרשאות הנ"ל.לדוגמה VM_MAYWRITE קובע האם מותר להדליק את VM_WRITE.הדגלים האלה קשורים לקריאת המערכת mprotect() – מעבר לחומר הקורס.VM_SHARED – האם צריך לשתף דפים באזור זה עם תהליכי בן.VM_LOCKED – אסור לפנות את הדפים באזור מהזיכרון לדיסק.17מערכות הפעלה - תרגול 10
מרחבי זיכרון וקריאות מערכתחוטים הנוצרים ע"י קריאת המערכתclone() משתפים את מרחב הזיכרון ע"י הצבעה לאותו מתאר מרחב הזיכרון של תהליך האב.יש להגדיל את מונה השיתוף (mm_users) של מתאר מרחב הזיכרון של תהליך האב.קריאת המערכת execv() ודומותיה טוענות תהליך חדש ולכן הן משחררות את מרחב הזיכרון ומקצות אחד חדש.קריאת המערכתfork() מקצה לתהליך הבן מרחב זיכרון משלו.במקרה שכזה צריך להעתיק את מרחב הזיכרון של האב לזה של הבן.בפועל, בדרך-כלל אין באמת העתקה בזכות מנגנון copy-on-write.23מערכות הפעלה - תרגול 10
הפתרון: copy-on-write (COW)הרעיון של מנגנון copy-on-write (COW) הוא:דפים הניתנים לכתיבה שאינם יכולים להיות משותפים (לדוגמה, המחסנית), מוגדרים בתחילה כמשותפים אבל מועתקים לעותק פרטי כאשר אחד התהליכים השותפים (האב או הבן) מנסה לכתוב אליהם לראשונה.שאר הדפים (כדוגמת דפי קוד או דפי נתונים לקריאה בלבד) הופכים למשותפים בין מרחבי הזיכרון של האב והבן.מנגנון COW פותר את שתי הבעיות שהוצגו קודם:COW מקטין את זמן הביצוע של fork() כי הוא "פורס לתשלומים" את ההעתקה של כל מרחב הזיכרון להרבה העתקות קטנות בגודל דף שיתבצעו בעתיד---בכל כתיבה ראשונה לדף שאינו משותף.במידה ותהליך הבן יבצע מיד execv(), מרחב הזיכרון שלו יימחק וכך תיחסך רוב פעולת ההעתקה.27מערכות הפעלה - תרגול 10
father processpage tablememory regionsדוגמה: לפני קריאת מערכת fork()28…PTE #11r/w = 1…frame #250count == 1מערכות הפעלה - תרגול 10region #1VM_MAYWRITE=1VM_WRITE=1region #2
COW: טיפול ב-page faultתרחיש הטיפול: האב או הבן מנסים לכתוב לדף מוגן ע"י COW.המעבד ניגש לסיביות הבקרה ב-PTE של הדף, ומגלה כי r/w כבוי.המעבד יוצר חריגת דף (page fault).הגרעין מטפל בחריגה, ובודק שהדף שייך לאחד מאזורי הזיכרון ושהגישה בכלל חוקית (דגל VM_WRITE דלוק במתאר האזור).הגרעין בודק את ערך המונה השיתוף של המסגרת:אם count > 1, מקצים מסגרת חדשה, מעתיקים אליה את המסגרת המקורית, ומצביעים את הדף למסגרת החדשה.במסגרת הישנה מבוצע count-- .במסגרת החדשה מוצב count = 1 .בעותק החדש מאופשרת הכתיבה.אחרת (count == 1), הגרעין פשוט מאפשר כתיבה בדף ע"י הדלקת הדגל r/w.37מערכות הפעלה - תרגול 10
חריגת דף (page fault)החומרה מתריעה באמצעות חריגת דף על:גישה לדף שאינו נמצא בזיכרון, כלומר הביט present==0 בכניסה המתאימה בטבלת הדפים.גישה לא חוקית (שלא לפי ההרשאות בטבלת הדפים) לדף שנמצא בזיכרון, למשל ניסיון כתיבה לדף שמותר לקריאה בלבד.חריגת דף מפעילה את שגרת הטיפול הממומשת בפונקציית הגרעין do_page_fault().בסיום הטיפול בחריגה מבוצעת מחדש ההוראה שגרמה לה.אלא אם כן, כמובן, הטיפול בחריגה הורג את התהליך.43מערכות הפעלה - תרגול 10
The exam text, the skills it tests, and the exact slides are already in context.