חלק א' (16 נק': 4 נק' לכל שאלה): בהרצאה הצגנו מספר אלגוריתמי זימון המשפרים את FIFO באמצעות אופטימיזציית backfilling בכל אחד מהסעיפים הבאים מופיע אלגוריתם כזה. עליכם להוכיח או להפריך האם האלגוריתם הינו אופטימלי במדד זמן תגובה ממוצע. חלק ב' (14 נק'): נניח מערכת שבה כל התהליכים חישוביים טהורים ולא מוותרים על המעבד בשום מצב. עבור כל אחד מהתנאים הראו שאם הוא לא מתקיים אלגוריתם SJF אינו אופטימלי (לא נותן זמן תגובה ממוצע קצר ביותר)
Full original question text (raw OCR)
שאלה 2 - זימון תהליכים (30 נק') חלק א' (16 נק': 4 נק' לכל שאלה): בהרצאה הצגנו מספר אלגוריתמי זימון המשפרים את FIFO באמצעות אופטימיזציית backfilling בכל אחד מהסעיפים הבאים מופיע אלגוריתם כזה. עליכם להוכיח או להפריך האם האלגוריתם הינו אופטימלי במדד זמן תגובה ממוצע. 1. EASY 2. LXF - Largest eXpansion Factor 3. SJBF - Shortest Job Backfilled First 4. LJBF - Longest Job Backfilled First חלק ב' (14 נק'): נניח מערכת שבה כל התהליכים חישוביים טהורים ולא מוותרים על המעבד בשום מצב. 5. (5 נק') כפי שלמדנו, תחת תנאים מסוימים אלגוריתם SJF הינו אופטימלי עבור מדד זמן תגובה ממוצע. מהם שלושת התנאים? 6. עבור כל אחד מהתנאים הראו שאם הוא לא מתקיים אלגוריתם SJF אינו אופטימלי (לא נותן זמן תגובה ממוצע קצר ביותר) .a (3 נק') תנאי שלא מתקיים: דוגמא לאי אופטימליות: .b (3 נק') תנאי שלא מתקיים: דוגמא לאי אופטימליות: .c (3 נק') תנאי שלא מתקיים: דוגמא לאי אופטימליות:
EASY
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implicationsLXF - Largest eXpansion Factor
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implicationsSJBF - Shortest Job Backfilled First
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implicationsLJBF - Longest Job Backfilled First
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implications(5 נק') כפי שלמדנו, תחת תנאים מסוימים אלגוריתם SJF הינו אופטימלי עבור מדד זמן תגובה ממוצע. מהם שלושת התנאים?
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implications(3 נק') תנאי שלא מתקיים: דוגמא לאי אופטימליות:
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implications(3 נק') תנאי שלא מתקיים: דוגמא לאי אופטימליות:
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implications(3 נק') תנאי שלא מתקיים: דוגמא לאי אופטימליות:
Voluntary vs preemptive context switchlibc syscall wrapper caching pitfallsNon-preemptible kernel implications
The exam question — original PDF
Exactly 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.
קריאת המערכת exit()שאלה: למה בכלל לקרוא ל-exit(status) , אם אפשר פשוט לרשום return status בסוף פונקציית ה-main?תשובה: main היא לא באמת הפונקציה הראשית של התכנית...main() נקראת ע"י __libc_start_main() שאוספת את ערך החזרה של main() וקוראת ל-exit().int __libc_start_main(…) { …… exit(main(…));}מסקנה: הפונקציה exit תמיד נקראת לסיום סטנדרטי של התוכנית.מערכות הפעלה - תרגול 218
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
דוגמת קודמסכמתprintf("pid = %d\n", getpid());pid_t pid = fork();if (pid == 0) { printf("child pid = %d\n", getpid()); char* args[] = {"/bin/date", NULL}; execv(args[0], args); printf("This should not be printed\n");} else { wait(NULL); printf("parent pid = %d\n", getpid());}פלט לדוגמה:pid = 8919child pid = 8920Sun Oct 29 00:31:32 IDT 2017parent pid = 8919מערכות הפעלה - תרגול 224
TL;DRזַמָּן התהליכים ((scheduler הוא הרכיב במערכת ההפעלה שאחראי על בחירת התהליך הבא שירוץ על המעבד.אנחנו נלמד, בתור דוגמה, את אלגוריתם הזימון של לינוקס.אבל לפני שנלמד דוגמה "אמיתית" ומורכבת, נרצה להבין את הגישות הבסיסיות בזימון תהליכים כדי לפתח אינטואיציה.מערכות הפעלה - תרגול 52זימון תהליכים בלינוקסCFS = completely fair schedulerאלגוריתם זימון של תהליכים רגיליםSCHED_FIFO, SCHED_RRאלגוריתם זימון של תהליכי זמן אמת
דוגמת FCFSaverageResponseTime = (10 + 20 + 30) / 3 = 20כעת נסיר את הנחה 1 ("כל התהליכים רצים למשך אותו זמן"). לכל תהליך זמן ריצה משלו.תוכלו לחשוב על דוגמה שבה FCFS אינו יעיל?מערכות הפעלה - תרגול 59כל התהליכים רצים למשך אותו זמן.כל התהליכים מגיעים באותו זמן (t=0).אם תהליך התחיל לרוץ, אז הוא ירוץ עד לסיומו ללא הפסקות.התהליכים משתמשים רק במעבד ולא מבצעים I/O.זמן הריצה של כל התהליכים ידוע מראש.
אלגוריתם SRTFSRTF = shortest remaining time firstנקרא גם: STCF = shortest time to completion firstאופן פעולה: כמו SJF, אבל עם הפקעות.בכל פעם שתהליך חדש מגיע למערכת, SRTF מחשב למי מבין התהליכים (כולל התהליך החדש) נותר הכי פחות זמן לרוץ, ובוחר את התהליך הזה לריצה.תחת ההנחות החדשות, ניתן להוכיח כי SRTF אופטימלי במדד זמן התגובה הממוצע.בתוספת הנחה כי זמן החלפת הקשר הוא אפסי.מערכות הפעלה - תרגול 515כל התהליכים רצים למשך אותו זמן.כל התהליכים מגיעים באותו זמן (t=0).אם תהליך התחיל לרוץ, אז הוא ירוץ עד לסיומו ללא הפסקות.התהליכים משתמשים רק במעבד ולא מבצעים I/O.זמן הריצה של כל התהליכים ידוע מראש.
נהוג לסווג תהליכים לשני סוגיםתהליך אינטראקטיבי I/O Boundמעוניין בזמן המתנה נמוך.latency sensitive.דוגמה: נגן סרטים שמחליף 60 פריימים בשנייה.בדרך-כלל מוותר על המעבד מרצונו אחרי פרק זמן קצר בגלל המתנה לפעולות I/O.תהליך חישוביCPU Boundמעוניין בזמן תגובה נמוך.throughput sensitive.דוגמה: סקריפט python שמנתח נתונים ע"י חישובים אלגבריים.בדרך-כלל לא מוותר על המעבד מרצונו אלא מופקע.מערכות הפעלה - תרגול 523
מדיניות זימון של תהליךלכל תהליך זמן-אמת יש מדיניות זימון (scheduling policy):SCHED_FIFO או SCHED_RR .נקבעת ע"י המשתמש באמצעות קריאות מערכת sched_setscheduler() .מדיניות הזימון – תשפיע על כמה זמן ריצה כל תהליך יקבל ואופן עבודת התור.מערכות הפעלה - תרגול 535
מהי החלפת הקשר?מערכות הפעלה - תרגול 610
מהי החלפת הקשר?לכל תהליך יש "הקשר ביצוע" (execution context) המכיל את כל המידע הדרוש לביצוע התהליך.מחסניות, רגיסטרים, תכולת זיכרון, קבצים פתוחים, ..."החלפת הקשר" = עצירת הביצוע של התהליך הנוכחי ושמירת ההקשר שלו.טעינת ההקשר של התהליך הבא לביצוע.הקשר התהליך הנוכחי מתחלף – מכאן שם הפעולה "החלפת הקשר".מערכות הפעלה - תרגול 611
שני סוגים של החלפת הקשרהחלפת הקשר כפויה(== הפקעה)הגרעין מפקיע (כלומר, לוקח בכוח) את המעבד מהתהליך, למשל בעקבות:פסיקת שעון (מטופלת בשגרה scheduler_tick) אשר מגלה כי הזמן שהוקצב לתהליך הנוכחי אזל.אירוע אסינכרוני אשר מעיר תהליך בעל עדיפות טובה יותר מהתהליך הרץ כרגע.לדוגמה: פסיקת דיסק או שחרור מנעול שתהליך המתין לו.החלפת הקשר יזומההתהליך מוותר מרצונו על המעבד, למשל באמצעות:קריאת מערכת חוסמת (כמו wait(), read(), …) אשר מוציאה את התהליך להמתנה.קריאת מערכת exit() אשר מסיימת את התהליך.קריאת מערכת sched_yield() – קריאת מערכת ייעודית לוויתור על המעבד.מערכות הפעלה - תרגול 613
הפונקציה __switch_to_asm (3) popq %r15 popq %r14 popq %r13 popq %r12 popq %rbx popq %rbp jmp __switch_to מערכות הפעלה - תרגול 635שחזור הרגיסטרים ממחסנית הגרעין של next.אלו הרגיסטרים ש-next שמר כאשר הוא קרא להחלפת הקשר בעבר.קפיצה (jmp) במקום קריאה (call) לפונקציה. למה?כתובת החזרה מהפונקציה __switch_to() כבר שמורה על המחסנית של next.
The exam text, the skills it tests, and the exact slides are already in context.