Klausur zum Präsenzmodul Systemnahe Programmierung (Info 3)

Technische Universität München
Institut für Informatik
Prof. Dr. J. Schlichter
G. Aiglstorfer, Dr. M. Schneider,
A. Staller
Aufgabe 1 (8 Punkte)
Klausur zum Präsenzmodul
Systemnahe Programmierung (Info 3)
(Lösungsvorschlag)
(a) Es ergibt sich folgender Erreichbarkeitsgraph:
t3
t3
10100
t1
01100
t2
10010
01010
t4
t1 t1
t4
t5
10001
01001
SIGNAL-Kurs 2002/04
Lösung zur Klausur
16.12.2003
Die Menge der erreichbaren Markierungen entspricht den Knoten im Erreichbarkeitsgraphen.
(b) Im Zustand 01001, d.h. (nur) die Stellen s2 und s5 sind markiert, kann keine Transition
mehr schalten.
Eine entsprechende Folge von Transitionen lautet:
t1 → t2 → t1 → t4
Alternative Transitionsfolge:
t1 → t2 → t4 → t1
(c) Ja, ein Aushungern einer Transition ist möglich.
Die Transitionen t4 und t5 werden bei folgendem periodischen Ablauf ausgehungert:
t1 → t2 → t3 → t1 → t2 → t3 → t1 . . .
Ein andere Möglichkeit ist: Aushungern von t3 bei:
t1 → t2 → t4 → t5 → t2 . . .

Aufgabe 2 (8 Punkte)
Man braucht folgende Semaphore:
• boolscher Semaphor tor zum wechselseitigen Ausschluss des Tores mit Startwert 1 (zu
Beginn ist das Tor frei)
• boolscher Semaphor ausgabe zum wechselseitigen Ausschluss der Ausgabe mit Startwert
1 (zu Beginn ist die Ausgabe frei)
• Semaphor frei zum Zählen der freien Plätze mit Startwert 8 (zu Beginn sind alle Plätze
frei)
• Semaphor belegt zum Zählen der belegten Plätze mit Startwert 0 (zu Beginn ist kein
Platz belegt)
Die P- und V-Operationen müssen folgendermaßen in die Prozesse eingebaut werden:
Lieferant Auslieferer_1 Auslieferer_2
{ { {
while (TRUE) while (TRUE) while (TRUE)
{ { {
tor.P; tor.P; tor.P;
; ; ;
tor.V; tor.V; tor.V;
ausgabe.P; ausgabe.P;
; ; ;
frei.P;
frei.P; belegt.P;
frei.P; belegt.P; belegt.P;
; ; ;
belegt.V; frei.V; frei.V;
belegt.V; frei.V;
belegt.V;
; ; ;
ausgabe.V; ausgabe.V;
tor.P; tor.P; tor.P;
; ; ;
tor.V; tor.V; tor.V;
} } }
} } }
Bemerkung: Der ” Wareneingang“ muss nicht synchronisiert werden, da nur ein Lieferant vorhanden
ist.

Aufgabe 3 (9 Punkte)
funct: PUSHR -- Prolog: Register sichern
MOVEA 64+!SP, R12 -- Adresse des ersten Parameters
MOVE W SP, R13 -- SP in R13 speichern
MOVE W !R12, R0 -- Parameter a nach R0
MOVE W 4+!R12, R1 -- Parameter b nach R1
CMP W R0, I 0 -- Test (a

Aufgabe 4 (7 Punkte)
(a) Bei der direkten Abbildung von Programm- auf Maschinenadressen treten Probleme bzgl.
folgender drei Punkte auf (siehe Skript S. 165-167):
• Verschiebbarkeit
Die Programme werden beim Laden fixiert und müssen bis zu ihrem Ende an derselben
Stelle bleiben, da der Benutzer mit Adressen rechnen kann und deshalb positionsabhängige
Adressen in seinen lokalen Variablen hat. Bei der Beendigung eines
Programms passen neue Programme u.U. nicht in die zurückgebliebene Lücke
(Problem der externen Fragmentierung). Verdrängte Programme müssen wieder an
dieselbe Stelle geladen werden, was in der Regel nicht mehr möglich ist, da andere
Programme im benötigten Speicherbereich stehen können.
• Programmgröße
Programme können wesentlich größer als der verfügbare Arbeitsspeicher werden. Der
Benutzer muss sein Programm selbst in Segmente zerlegen und diese bei Bedarf nachladen
(Overlay-Technik). Dies ist sehr aufwändig, schwierig und damit fehleranfällig.
• Speicherausnutzung
Es ist kein Mechanismus vorgesehen, um die Lokalitätseigenschaft von Programmen
auszunutzen, d.h. nur die momentan bzw. in naher Zukunft notwendigen Ausschnitte
eines Programms in den Arbeitsspeicher zu laden. Damit könnten mehr Programme
im Arbeitsspeicher untergebracht und parallel verarbeitet werden.
Durch die Seitenadressierung werden diese Probleme behoben: Die Zuordnung einer Seite
zu einer Kachel ist nicht fix, der Programmadressraum kann wesentlich größer als der
Maschinenadressraum sein und momentan nicht benötigte Seiten können aus dem Arbeitsspeicher
verdrängt werden.
(b) Angenommen, es gibt die Seiten 0, 1, 2 und 3. Der Arbeitsspeicher bestehe aus den drei
Kacheln k1, k2 und k3. Auf die Seiten sei in der Reihenfolge 0 1 2 0 zugegriffen worden
und die Belegung des Arbeitsspeichers sei k1 : 0, k2 : 1, k3 : 2
Es soll nun auf die Seite 3 zugegriffen werden, d.h. eine Seite muss aus dem Arbeitsspeicher
verdrängt werden.
Drei Beispiele für Seitenverdrängungsstrategien (siehe Skript S. 178):
• FIFO (first-in first-out): Verdrängen der ältesten Seite
Die älteste Seite ist 0. Damit ergibt sich die Arbeitsspeicherbelegung
k1 : 3, k2 : 1, k3 : 2
• LIFO (last-in first-out): Verdrängen der jüngsten Seite
Die jüngste Seite ist 2. Damit ergibt sich die Arbeitsspeicherbelegung
k1 : 0, k2 : 1, k3 : 3
• LRU (least recently used): Verdrängen der am längsten nicht genutzten Seite
Die am längsten nicht genutzte Seite ist 1. Damit ergibt sich die Arbeitsspeicherbelegung
k1 : 0, k2 : 3, k3 : 2