Oberseminar System- und Rechnerarchitektur (OSRA)
- Semester:
- fortlaufend
- Leistungspunkte
- keine (Teil des Moduls Bachelor-/Masterarbeit)
- Dozent:
- Daniel Lohmann
- Zeit/Raum:
- Mittwoch, 10:00-11:30
- Stud.IP-Veranstaltung:
Inhalt
Im Rahmen des Oberseminars werden im Wechsel wissenschaftliche Grundlangen erarbeitet sowie die eigenen Projekte im Rahmen der Bachelorarbeit, Masterarbeit oder Dissertation präsentiert und diskutiert.
Das Oberseminar richtet sich vorrangig an studentische Arbeiter und Doktoranden am SRA. Eine Teilnahme für andere Mitglieder der Universität ist auf Nachfrage möglich.
Semesterplan
KW | Datum | Format | Thema | Durchführender | Anmerkungen |
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11 | 14.03.2018 | Lesegruppe | Grundlangen – Mikrokerne | Daniel Lohmann | siehe Leseliste, mindestens [1, 4, 3] |
12 | 21.03.2018 | Lesegruppe | Grundlangen – exokern Neuere Ansätze – Corey, TxOS |
Daniel Lohmann | siehe Leseliste [11, 21, 23] |
13 | 28.03.2018 | Lesegruppe | Neuere Ansätze – Multicore Challenge | Daniel Lohmann | siehe Leseliste [22, 24, 25] Termin unter Vorbehalt |
15 | 11.04.2018 | Doktorandenseminar | Andreas Ziegler | ||
17 | 25.04.2018 | Doktorandenseminar | Florian Rommel | ||
18 | 03.05.2018 | Doktorandenseminar | Gerion Entrup Björn Fiedler |
Achtung: Donnerstag, 9:30 | |
19 | 09.05.2018 | BA/MA Konzeptvortrag | Analyzing and Optimizing TLB-Induced Thread Migration Costs on Linux/ARM | Tobias Landsberg | |
19 | 09.05.2018 | BA/MA Konzeptvortrag | InterSloth: Globales Hardware-gesteuertes Scheduling in einem Multikern-Echtzeitbetriebssystem auf RISC-V | Malte Bargholz | |
19 | 09.05.2018 | BA/MA Konzeptvortrag | Integration of a Priority-Obedient Interrupt Controller into the Rocket Softcore | Matthias Wolf | |
23 | 06.06.2018 | Lesegruppe | John Hennessy and David Patterson Turing Lecture | Christian Dietrich | |
24 | 13.06.2018 | BA/MA Konzeptvortrag | Bintail: Binary Level Tailoring of ELF Executables via Feature Selection and Variant Elimination | Felix Herrmann | |
24 | 13.06.2018 | Gastvortrag | PylotOS - ein interpretiertes Betriebssystem | Stefan Naumann | Sondertermin 13:00–14:00 |
26 | 29.06.2018 | Gastvortrag | Predictability Issues in Operating Systems | Wolfgang Schröder-Preikschat, FAU Erlangen-Nürnberg | Vortrag im Informatik-Kolloquium, 15:00-16:30, Appelstr. 9, 15. Stock |
32 | 06.08.2018 | BA/MA Konzeptvortrag | Fault-Space Approximation using Basic-Block Fault Injection | Daniel Kiechle | |
36 | 05.09.2018 | BA/MA Abschlussvortrag BA/MA Konzeptvortrag | InterSloth: Globales Hardware-gesteuertes Scheduling in einem Multikern-Echtzeitbetriebssystem auf RISC-V, ROS Timestamps for libusb in the Linux Kernel | Malte Bargholz, Johann Freymuth | |
38 | 19.09.2018 | Gastvortrag | Implementierung und Evaluation von Sensorfusionsalgorithmen auf echtzeitfähigen Wireless-MCUs | Tim Oberschulte |
Leseliste zum Thema Betriebssystemkern-Paradigmen
- Grundlagen – Mikrokerne
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Mit MACH [1] begann das Mikrokernfieber, auch wenn die Idee des message-passing kernels schon auf Brinch Hansen's RC 4000 Betriebssystem [2] zurück geht. Problem war immer die IPC-Performance. Damit räumte erst L4 auf [3, 4], das durch ein hohes Maß an (hardwarezentrierter) Spezialisierung konkurrenzfähige Performancewerte erreichte [5].
Für den Beginn sei zunächst die Lekture von [1, 4, 3] (in dieser Reihenfolge) empfohlen:
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- On $\mu$-Kernel Construction
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Proceedings of the 15th ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP '95)ACM Press1995.
10.1145/224057.224075 [BibTex]
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- Toward Real Microkernels
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Communications of the ACM39.9ACM Press1996.
10.1145/234215.234473 [BibTex]
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- The Performance of $\mu$-Kernel-Based Systems
-
Proceedings of the 16th ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP '97)ACM Press1997.
10.1145/269005.266660 [BibTex]
- Grundlagen – exokern
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Der exokern [11] begründet die Philosophie des Verlagerns von Betriebssystemfunktionalität in die Anwendung (bzw. Bibliotheken, die mit der Anwendung gelinkt werden) – und damit der anwendungsgewahren Spezialiserung.
Die Lekture von [11] ist schlicht ein "Muss":
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- Exokernel: An Operating System Architecture for Application-Level Resource Management
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Proceedings of the 15th ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP '95)ACM Press1995.
10.1145/224057.224076 [BibTex]
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- Neuere Ansätze – Die Multicore Challenge
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Neue Ideen scheinen in der Betriebssystemwelt in Wellen zu kommen. Nachdem lange kaum noch neue Ansätze zum Kerneldesign vorgestellt wurden, kamen 15 Jahre später mehrere Ideen zum Umgang mit massiver Parallelität im Betriebssystemkern und der Verfügbarkeit einer großen Anzahl von CPUs "auf den Markt". Corey [21] stellt dabei in bester exokern-Tradition das Sharing von (Betriebssystem-)datenstrukturen unter die Kontrolle der Anwendung, so dass diese (in der Regel) nur von einem CPU-Kern bearbeitet werden. Barrelfish [22] verhindert hingegen implizites Sharing vollständig, indem BS-Dienste exklusiv auf einzelne CPU-Kerne verteilt werden und – in bester Mikrokern-Tradition – nur über Nachrichten kommuniziert wird. Einen ähnlichen Weg beschreitet auch fos [24], wobei hier der Paradigmenwechsel von time sharing zu space sharing am deutlichsten wird. Arrakis ist ein fork [25] von Barrelfish, der Anwendungen den direkteren Zugang auf die Hardware gewährleistet – wodurch die Grenze zwischen Mikrokern und exokern weiter verschwimmt. TxOS [23] ist hingegen ein Ansatz für den klassischen Monolithen (Linux), indem syscalls als Transaktionen ausgelegt werden.
Empfohlene Lesereihenfolge [21, 22, 25, 24, 23]:
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- The multikernel: a new OS architecture for scalable multicore systems
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Proceedings of the 22nd ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP '09)ACM Press2009.
10.1145/1629575.1629579 [BibTex]
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- Operating System Transactions
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Proceedings of the 22nd ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP '09)ACM Press2009.
10.1145/1629575.1629591 [BibTex]
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- Factored operating systems (fos): the case for a scalable operating system for multicores
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ACM SIGOPS Operating Systems Review43.2ACM Press2009.
10.1145/1531793.1531805 [BibTex]