Otázky z PCS 2016 - V3 léto

Otázky jsou určeny pro závěrečnou zkoušku třídy V3 z předmětu PCS (Počítačové systémy) ve školním roce 2015/2016 (tématem jsou operační systémy). Stránka bude během semestru upravována, aby rozsah otázek odpovídal probranému učivu. Odkazované články ve Wikipedii nemusí být přesné a úplné, avšak je vhodné je rozšiřovat v rámci zápočtu z článku na Wikipedii. Podpůrné materiály, slajdy i fotografie tabulí naleznete na stránce Výuka.

Počítačové systémy

1. Základní pojmy operačních systémů
   • analogový, hybridní, číslicový počítač, hardware, software, firmware, data
   • Von Neumannovo a Harvardské schéma počítače, počítačová platforma
   • hierarchie pamětí v počítači, vývoj počítačů a operačních systémů, Mooreův zákon
   • multiprocesory, multipočítače, clustery (výpočetní, load-balancing, failover, úložný, gridový)
2. Operační systémy
   • účel, funkce a vývoj OS, víceúlohové a víceuživatelské systémy, RTOS
   • jádro, monolitické jádro, mikrojádro, hybridní jádro, modulární jádro
   • start počítače, BIOS, ACPI, UEFI (GPT, secure boot)
3. Mikroprocesory
   • vývoj mikroprocesorů, RISC, CISC, (x86, IA-32, x86-64, kompatibilita, PAE), endianita, GPU
   • schéma procesoru, registr, strojová instrukce, atomicita, superskalarita, pipeline, SMP, NUMA
4. Hardwarové prostředky využívané operačním systémem
   • komunikace se vstupně/výstupním zařízením (I/O) v PC (instrukce IN, OUT, mapování do paměti, DMA, bus master)
   • význam a typy přerušení, obsluha přerušení, ovladač, privilegovaný režim, systémové volání
   • časovač, emulace, virtualizace, DDC, I²C, SMBus
5. Procesy v operačním systému
   • algoritmus, program, proces, thread, knihovna (statická, dynamická)
   • context switch, PCB, preemptivní a nepreemptivní multitasking
   • životní cyklus procesu, plánování procesů a procesoru
6. Počítačová bezpečnost
   • programátorská chyba, zranitelnost, exploit, aktualizace, Zero day útok
   • malware (virus, červ, adware, spyware, trojský kůň, rootkit, ...)
7. Spolupráce mezi procesy
   • signály, zasílání zpráv, roura, pojmenovaná roura, unixový soket
   • sdílená paměť, souběh, kritická sekce, kritická oblast
   • synchronizační primitiva (zámek, TSL, semafory), problém aktivního čekání
   • uváznutí, spooling, read-copy-update
8. Správa paměti v operačním systému
   • rozdělení pamětí (registr procesoru, cache, operační paměť, RAM, vnější paměť)
   • přidělování celé paměti (CP/M), přidělování pevných bloků paměti (MFT), relokace, PIC
   • přidělování bloků paměti proměnné velikosti (MVT, DOS)
   • dynamická alokace paměti (malloc(), free(), garbage collector), mapa paměti procesu (v Linuxu)
9. Segmentace paměti
   • segment a offset, ochrana paměti (ochrana segment registru, mezní registr)
   • fragmentace paměti, setřásání segmentů, swapování
10. Stránkování paměti
    • adresní prostor procesu, tabulka stránek, převod virtuální adresy na fyzickou adresu
    • ochrana paměti (metoda zámků a klíčů), segmentace se stránkováním na žádost
11. Stránkování na disk
    • mechanismus virtuální paměti, výpadek stránky, algoritmy výběru stránky
    • mapování souborů do paměti, OOM, memory thrashing (swap to death)
12. Souborové systémy
    • účel souborových systémů, adresář, soubor, formátování, diskové oddíly, FAT, NTFS, ext4
    • fragmentace, žurnálování, kvóty, extenty
13. Správa souborových systémů
    • síťové a distribuované souborové systémy, práce se soubory (otevírání, čtení, zápis, zamykání, mapování do paměti)
    • RAID, LVM, zálohování dat (úplná a inkrementální záloha, média pro zálohování, LTO), OSD
    • cesta absolutní a relativní, pracovní adresář, proměnná PATH