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Klausuraufgaben Praktisch-Angewandte Informatik
Einleitung
Die folgenden Aufgaben wurden aus verschiedenen Klausuren der
Praktisch-Angewandten Informatik von Professor Joubert zusammengetragen.
Die Klausuren von Professor Joubert bestehen immer aus zwei Teilen:
- Wissenteil, von Professor Joubert
- Aufgaben zu Themen aus der Großen Übung des Assistenten
Da die Aufgaben zur Großen Übung immer vom jeweiligen
Assisten abhängig sind, habe ich hier auf diese verzichtet, da die
Themenbereiche hier zu stark wechseln. Ein Lernen und Einschießen auf
diese Aufgaben hätte keinen Sinn.
Nun aber genug der Worte, hier sind die Aufgaben:
Aufgaben aus der Klausur WS 1998/99
Aufgabe :
- Auf welchem Prinzip beruht die Arbeitsweise eines Analogrechners?
Nennen Sie ein Beispiel für einen solchen Rechner.
- Nennen Sie die wichtigsten Vor- und Nachteile von Analogrechnern.
Aufgabe :
- Erläutern Sie die Darstellung von Programmen für
Datanflußrechner anhand des folgenden Beispiels:
x = (y + a) * (y - b) / (a + b); z = x + y.~
- Warum haben sich Datenflußrechner in der Praxis nicht
durchgesetzt?
Aufgabe :
- Was ist der Unterschied zwischen einer sprach- und einer
maschinenbezogenen Realisierung eines Betriebssystems?
- Welche Aufgaben sollen von der Betriebsmittelverwaltung eines
Betriebssystems erledigt werden?
- Beschreiben Sie die Funktion eines Prozeßumschalters
(Pseudoprozessors).
- Welche notwendigen Voraussetzungen müssen erfüllt sein,
damit eine Verklemmung in einem Betriebssystem auftreten kann?
- Beweisen Sie, daß keine Verklemmungen auftreten können,
wenn die Betriebsmittelklassen Bj, j = 0,...,n total geordnet
werden und Prozesse Betriebsmittel nur in zunehmender Rangfolge belegen
dürfen.
- Nennen Sie zwei weitere Maßnahmen, die ergriffen werden
können, damit sichergestellt ist, daß Verklemmungen nicht
auftreten können. Welche Nachteile haben die von Ihnen vorgeschlagenen
Methoden?
Aufgaben aus der Klausur WS 1990/91
Fragen zur Rechnerarchitektur
- Eine Rechnerarchitektur wird definiert durch
- Ein Operationsprinzip und
- die (Hardware-)Struktur
Welche zwei Hauptmerkmale kennzeichnen das Operationsprinzip?
- Im allgemeinen Fall kann die Informationsstruktur eines Rechners
durch drei Komponenten spezifiziert werden. Beschreiben Sie, wie die
Informationsstruktur eines Von-Neumann-Rechners definiert wird.
- Zählen Sie drei wichtige Nachteile der
Von-Neumann-Architektur auf und erläutern Sie diese.
- Was verstehen Sie unter
- physikalischem Von-Neumann-Flaschenhals
- intellektuellem Von-Neumann-Flaschenhals
- Programme für Datenflußrechner werden durch gerichtete
Graphen dargestellt. Geben Sie einen solchen Graphen zur Berechnung der
folgenden Anweisung an:
c = (a + b) / (a - b)
Fragen über Betriebssysteme
- Was sind die drei Aufgabenbereiche eines Betriebssystems, und
welche Funktionen werden von einem Betriebssystem bereitgestellt, um diese
zu erfüllen?
- Nennen und charakterisieren Sie die Zustände, in denen sich
ein Prozeß befinden kann, während er unter Regie eines
Betriebssystems ausgeführt wird. Stellen Sie die möglichen
Zustandsübergänge graphisch dar.
- Bei einer Wetterstation sind zwei automatische
Meßgeräte MA und MB, auf verschiedenen
Höhen installiert. Diese registrieren alle 5 Minuten die Zeit,
Lufttemperaut, Windrichtung und -gewindigkeit in internen Registern. In
einem angeschlossenen Rechner laufen zwei Prozesse, A und B, die
anschließend die Meßdaten aus den jeweiligen internen Registern
der Geräte MA und MB in einen Zwischenspeicher
des Rechners übertragen. Der Zwischenspeicher ist gerade groß
genug, um die Meßdaten eines der Geräte zu speicher. Ein dritter
Prozeß, C, liest die Daten aus dem Zwischenspeicher, sortiert diese
und speichert sie anschließend in Dateien für Temperatur usw.
Weil hierbei drei kooperierende Prozesse im Rechner laufen, ist es
notwendig, daß diese synchronisiert werden, d.h.:
- Es kann nur einer der Prozesse A oder B zu einem bestimmten
Zeitpunkt Daten in dem Zwischenspeicher ablegen und das nur, wenn der
Zwischenspeicher leer ist.
- Prozeß C darf erst dann Daten aus dem Zwischenspeicher
lesen, wenn er vorher gefüllt wurde.
Wie kann die Kooperation der Prozesse A, B und C synchronisiert
werden? (Beschreiben Sie die Wirkungsweise des von Ihnen vorgeschlagenen
Verfahrens.)
Aufgaben aus der Klausur WS 1993/94
Fragen zur Rechnerarchitektur
- Auf welchem Prinzip beruht die Arbeitsweise eines Analogrechners?
nennen Sie ein Beispiel für einen solchen Rechner.
- Nennen Sie die wichtigsten Vor- und Nachteile von
Analogrechnern.
- Aus welchen Komponenten bestehen Rechner mit gespeicherten
Programmen (English: stored program computers)?
- Worin unterscheiden sich 2- und 3-Adreßbefehle bei Rechnern
mit gespeichertem Programmen?
- Im allgemeinen Fall kann die Informationsstruktur eines Rechners
durch drei Komponenten spezifiziert werden. Beschreiben Sie, wie die
Informationsstruktur eines Von-Neumann-Rechners definiert wird.
- Nennen Sie vier Architekturprinzipien, die für alle
RISC-Prozessoren gelten.
Aufgaben zum Betriebssystem
- Man unterscheidet drei Betriebsarten eines Rechners:
- Stapelbetrieb (batch mode)
- Dialogbetrieb (time sharing mode)
- Echtzeitbetrieb (real time mode)
Beschreiben Sie kurz, worin diese Betriebsarten sich
unterscheiden.
- Zur Synchronisation von Prozessen werden häufig Semaphore
verwendet. Zeigen Sie, wie man Semaphore dazu benutzen kann, um speziell die
Belegung und Freigabe von Betriebsmitteln zu synchronisieren?
- Welche notwendigen Voraussetzungen müssen erfüllt sein,
damit eine Verklemmung in einem Betriebssystem auftreten kann?
- Worin unterscheiden sich die reelle Adressierung und
die virtuelle Adressierung?
- Bei einem virtuellem System sollen fünf Seiten
p0,...,p4 mehrerer Prozesse verwaltet werden. Zu den
ersten drei Zeitpunkten werden die Kacheln mit den Seiten 0, 1 und 4
gefüllt.
Zeit | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Referenz | 0 | 1 | 4 | 3 | 2 | 3 | 0 | 1 |
Kachel 0 | 0 | 0 | 0 | | | | | |
Kachel 1 | - | 1 | 1 | | | | | |
Kachel 2 | - | - | 4 | | | | | |
Die Referenz-Zahl gibt die Nummer der jeweils als
nächstes benötigten Seite an. Führen Sie diese Liste
entsprechend der FIFO (first in first out)-Nachschubstrategie fort.
Aufgaben zur Zahldarstellung
- Wandeln Sie die folgenden bezüglich verschiedener Basen
angegebenen Zahlen in das Oktalsystem.
- (12345)6
- (123456)7
- Führen Sie die folgenden Subtraktionen mit Hilfe des
Zweier-Komplementes und der Addition im Binärsystem (8 Stellen) aus.
- (97)10 - (43)10
- (123)10 - (73)10
- Wandeln Sie die folgenden Berechnungen im IEEE-Format gegebenen
Gleitkommazahlen in das Dezimalsystem.
- 0 10010011 00101101010110010001000
- 1 01111000 10010011000010111110000
- Führen Sie die folgenden Berechnungen in der
IEEE-verwandten Gleitkommadarstellung durch. Dabei kann die
Zahl der Mantissenstellen und der Exponentenstellen als beliebig groß
angenommen werden.
- 0,4875 / 3,1875
- 13,1875 + 0,921875
Fragen zu UNIX
- Benutzen Sie find und egrep in einem einzeiligen
UNIX-Kommando, um alle Zeilen in echten Dateien mit der Endung
.txt innerhalb Ihres Verzeichnisbaums auszugeben, sofern diese
Zeilen ein Wort enthalten, in dem mehr als ein e und mehr als ein n
vorkommt.
- Geben Sie ein einzeiliges UNIX-Kommando für die sh an,
das die Anzahl aller echten Dateien in Ihrem
Home-Directory ausgibt, die in Ihrem Namen ein $ enthalten.
Dabei sind zusätzlich die Namen dieser Dateien (inklusive
protections, usw.) in der Datei $HOME/dollar zu speichern.
- Geben Sie ein einzeiliges UNIX-Kommando an, das die Anzahl der
Suchpfade angibt, die in der Environment-Variable PATH
gespeichert sind. Nehmen Sie dafür an, daß die jeweiligen
Pfadnamen keinen Doppelpunk enthalten, sondern dieser nur als Trennzeichen
verwendet wird.
Beispiel: PATH=/usr/bin:/usr/local/bin:.
Aufgaben aus der Klausur WS 92/93
- Auf welchem Prinzip beruht die Arbeitsweise eines Analogrechners?
Nennen Sie ein Beispiel für einen solchen Rechner.
- Nennen Sie die wichtigsten Vor- und Nachteile von
Analogrechnern.
- Aus welchen Komponenten bestehen Rechner mit gespeicherten
Programmen (english: stored program computers)?
- Nennen Sie das Operationsprinzip eines Von-Neumann-Rechners.
- Worin unterscheiden sich die Von-Neumann- und die
Harvard-Rechnerarchitekturen?
- Was sind die wichtigsten Vor- und Nachteile der
Harvard-Architektur?
- Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die
Leistungsfähigkeit des klassischen Von-Neumann-Rechners zu verbessern.
Eine solche Maßnahme wäre z.B. die Erhöhung der Taktrate.
Nennen Sie noch drei weitere Maßnahmen, die getroffen werden
können, um die Leistungsfähigkeit solcher Rechner zu
verbessern.
- Eine Rechnerarchitektur wird definiert durch:
- ein Operationsprinzip, und
- die (Hardware-)Struktur
Welche zwei Hauptmerkmale kennzeichnen ein solches
Operationsprinzip?
- Wie sieht der Operationsablauf einer Von-Neumann-Maschine
aus?
- Nennen und erläutern Sie drei wichtige Nachteile der
Von-Neumann-Architektur.
- Was ist ein Bus in einem Betriebssystem?
- Welche Arten von Bussen gibt es?
- Programme für Datenflußrechner werden durch gerichtete
Graphen dargestellt. Erläutern Sie eine solche Darstellung anhand des
folgenden Beispiels:
a = x * (2 + 3 * y) - 3 * z
- Was sind die drei Aufgabenbereiche eines Betriebssystems?
- Nennen Sie die Aufgaben der Betriebsmittelverwaltung eines
Betriebssystems.
- Zur Synchronisation von Prozessen können Semaphoren benutzt
werden. Wie können Semaphoren dazu benutzt werden, um die Belegung und
Freigabe von Betriebsmitteln zu synchronisieren?
- Strategien, wie die Segmentierung, zur Verwaltung des
Betriebsmittels Arbeitsspeicher können dazu führen,
daß Prozesse, die einen grösseren Bedarf anmelden, unter
Umständen gar nicht in den laufenden Zustand versetzt werden
können. Das sogenannte Handwerkerproblem stellt ein Modell
der Betriebsmittelverwaltung dar, das in solchen Fällen Abhilfe
schaffen kann. Beschreiben Sie dieses Modell und die darausfolgenden
Strategien zur Betriebsmittelverwaltung.
Letzte Änderung : 22-Aug-2023
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