Vorlesung 2 Rechnerarchitektur Peter B. Ladkin ladkin@rvs.uni-bielefeld.de Wintersemester 2001/2002...

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Vorlesung 2

Rechnerarchitektur

Peter B. Ladkinladkin@rvs.uni-bielefeld.de

Wintersemester 2001/2002

Universität BielefeldTechnische Fakultät

7. Februar 2003 2

Inhalt

Allgemeine von Neumann Architektur CPU Architektur Wie sie funktionieren Assembly Sprache Befehl Ausführung

7. Februar 2003 3

Architektur nochmal

7. Februar 2003 4

7. Februar 2003 5

Assembly-Sprache

Arithmetische Operationen Add: ACC <- ACC + <Sp.Ad.-Inhalt> Subtract: ACC <- ACC - <Sp.Ad.-Inhalt> Shift (multiply by 2): ACC <- ACC * 2 == alle Bits in

ACC einmal nach links gestellt mit 0 in Low-Order Bit Multiply: ACC <- ACC * <Sp.Ad.-Inhalt> Divide: ACC <- ACC / <Sp.Ad.-Inhalt>

7. Februar 2003 6

Assembly-Sprache

Logische Operationen "Jump <Befehl-Ad.>" : Inhalt der <Bef.-Ad.> wird in IR

geladen; PC wird <Bef.-Ad.> + 1 "Load <Sp.-Ad.>": Inhalt der <Sp.-Ad.> wird in ACC

geladen; PC wird PC + 1 "Store <Sp.-Ad.>": Inhalt des ACCs wird in <Sp.Ad.>

gespeichert; PC wird PC + 1 "If ACC then <Bef.-Ad.>": ACC > 0 then PC wird

<Bef.-Ad.>; ACC </= 0 then No-Op.

7. Februar 2003 7

CPU des DEPs

7. Februar 2003 8

Busarchitektur - das Ideal

7. Februar 2003 9

Busarchitektur - Der Plan

7. Februar 2003 10

Busarchitektur - Die Realität

7. Februar 2003 11

VM-Beispiel

· JUMP <Sp-Adr>· Dekodiere JUMP / <Sp-Adr>· <Sp-Adr> -> MAR; PC <- <Sp-Adr> + 1· Datum -> MBR· MBR -> IR· IR -> DSW

Speicherverwaltung

Technische Informatik IIWintersemester 2002/03

Heiko HoltkampHeiko@rvs.uni-bielefeld.de

Sommersemester 2001

7. Februar 2003 13

Universität BielefeldTechnische Fakultät Speicherhierarchie

Magnetband etc.

Magnetspeicher

Hauptspeicher

Register

Typische Zugriffszeit* Typische Kapazität*

< 1 KByte

1 MByte

64-512 MB

5-80 GB

20-100 GB

* Sehr grobe Schätzungen

7. Februar 2003 14

Universität BielefeldTechnische Fakultät Virtueller Speicher: Paging

VirtuellerAdressraum

8k-12K

12K-16K

16K-20K

20K-24K

24K-28K

28K-32K

32K-36K

36K-40K

40K-44K

44K-48K

48K-52K

52K-56K

56K-60K

60K-64K

8k-12K

12K-16K

16K-20K

20K-24K

24K-28K

28K-32K

PhysischeSpeicheradresse

Seitenrahmen

} Virtuelle Seite

7. Februar 2003 15

Das Vermeiden von Busy Waiting

· Die Schleife heisst jetzt i <- 10; while i > 0 do read (TEG-R); Store; i <- i - 1 weitermachen

· Die Schleife läuft nur 10 Mal durch

7. Februar 2003 16

Vorfälle

Der Mars Pathfinder - Ein Scheduling Problem Ariane Flight 501 - Ein Requirements Problem Der USS Yorktown - Ein System Crash

Die Vorfälle zeigen, welche Probleme es in der Benutzung von Betriebssystemen in

Missionskritischen Systemen geben kann

7. Februar 2003 17

Prozess Synchronizierung Puzzle I

· Process 1: (x: integer)begin x <- 0; x <- x+1; stop; end

· Process 2: (x: integer)begin read x; stop; end

· Was ist der gelesene Wert von x, wenn dieseProgramme concurrent laufen?

7. Februar 2003 18

Prozess Synchnozierung Puzzle 2

· Prozess 1: (x: integer)begin x <- 0; x <- x+1; stop; end

· Prozess 2: (x,y: integer)begin y <- 0; y <- x+1; stop; end

· Voraussetzung: Memory Platz x ist dergleicheals Memory Platz y

· Werte von x, y an Ende?

7. Februar 2003 19

Prozess Synchronizierung Puzzle 3

· Wert von der Variabel z ist 1, falls es existieren20 Blöcke freiverfügbarem Speicher;

· ...ist 2, falls es ...< 20 Blöcke....· Wert von z ist 1· Prozess 1 braucht 15 Blöcke, Prozess 2 auch· Beide lesen z gleichzeitig· Was passiert?

7. Februar 2003 20

Prozess Synchronizierung Puzzle 4

· Programm 1 und Programm 2 lesen Variabel turn

· turn könnte von Programm 3 geschrieben werden

· turn hat 3 Bits· turn = 001 bedeutet, Prog 1 kann den Drucker

benutzen· Turn = 101 bedeutet, Prog 2 ............

7. Februar 2003 21

7. Februar 2003 22

Sequentielle Operationen in Logik

· Sei es, wir möchten eine Sequenz vonOperationen spezifizieren:-

· Also p == (a; b; )g· Logik hat keine Sequentializierungs-Operator· Wir definieren

A: Ù pc = `a' B: Ù pc = `b' G: Ù pc = `c' Ù a Ù b Ù g Ù pc¢ = `b' Ù pc¢ = `c' Ù pc¢ = `d'

P == ( A Ú B Ú G Ú NoOp)

7. Februar 2003 23

Universität BielefeldTechnische Fakultät Client-Server Modell

7. Februar 2003 24

Universität BielefeldTechnische Fakultät Netz-Typen

7. Februar 2003 25

Universität BielefeldTechnische Fakultät LAN-Topologie

7. Februar 2003 26

7. Februar 2003 27

7. Februar 2003 28

Protokolle- Das Schichtenmodell

7. Februar 2003 29

Protokolle- Das Schichtenmodell

7. Februar 2003 30

Universität BielefeldTechnische Fakultät Services- Nachrichtentypen

· Messages· Unbestimmte Länge

· Streams· Unendliche Länge (nicht in Wirklichkeit!)

· Datagrams/Pakete· Bestimmte Länge

7. Februar 2003 31

Universität BielefeldTechnische Fakultät Services-Primitiven

7. Februar 2003 32

Universität BielefeldTechnische Fakultät Das OSI Reference Model

7. Februar 2003 33

Universität BielefeldTechnische Fakultät TCP/IP im Vergleich zu OSI

7. Februar 2003 34

Access Control Modelle

7. Februar 2003 35

Buffer Overflow Schwäche statisch gezeigt

7. Februar 2003 36

Buffer Overflow Angriff

7. Februar 2003 37

Covert Channel

7. Februar 2003 38

Remote und Local Exploits

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