ICT Infrastructuren

In het vak ICT Infrastructuren krijgen informatiekunde-studenten een inkijk in de opbouw en de functiewijze van een computersysteem. Later zul je deze kennis zelden direct toepassen. Toch is het belangrijk een paar basisbeginselen van de opbouw te kennen zodat je begrijpt wat een computersysteem wel en niet kan.

Daarnaast leer je in dit vak de basale bouwstenen van een computersysteem kennen: de hardware en het besturingssysteem. Je leert in een eerste praktische opdracht hoe een processor symbolen (cijfers, letters e.d.) manipuleert. Een computersysteem is goed in het manipuleren van symbolen maar begrijpt niet wat ze betekenen; dat laatste is een menselijke taak.

Je leert ook het belangrijkste concept achter een besturingssysteem: een proces. Het besturingssysteem moet ervoor zorgen dat de processen elkaar niet voor de voeten lopen maar juist samenwerken. Het grootste deel van de hoorcolleges en de tweede praktische opdracht is daaraan besteed.

Leerdoelen

1. Kennis. Je kunt de belangrijkste concepten uit de volgende onderwerpen uitleggen.
   1. opbouw en functiewijze van een computer
   2. basisbouwstenen van hardware
   3. functies van besturingssystemen, met nadruk op processen
2. Vaardigheden.
   1. Je kunt een eenvoudig assembly-programma (ca. 20 instructies) schrijven.
   2. Je kunt met een eenvoudige procesalgebra omgaan, om deadlocks en soortgelijke problemen te vinden.

Doel van deze kennis en vaardigheden is dat je een realistische inschatting van de mogelijkheden en beperkingen van een computersysteem kunt geven.

Rooster

Ik verwacht dat je de opgegeven delen van de literatuur voor of na het hoorcollege nog eens zelfstandig doorneemt. Ik probeer in het hoorcollege de hoofdlijnen aan te geven, zodat je de details die in het betreffende boek staan in het geheel kunt inpassen.

De links verwijzen naar de slides – kort na elk hoorcollege zal ik de betreffende slides vervangen door degene die ik dit jaar heb getoond en ook actuele oefenopgaven voor het werkcollege opgeven. Als je onzeker bent of je de juiste editie van Stallings’ boek hebt, kun je op Blackboard even controleren of de oefenopgaven overeenkomen.

Datum	Tijd	Thema	Literatuur
11 nov	08.45	Machines en machinetaal	Stallings 1, behalve appendix 1.A
13 nov	15.45	werkcollege	Stallings, Problems 1.1, 1.3, 1.5. – Vertaal het volgende programmafragment naar 8086-assembly: for ( i = 5 ; i > 0 ; i-- ) { sum = sum + i; }
18 nov	08.45	Processen en threads	Stallings 2.1–2.4, 3.1–3.4, 4.1–4.2
21 nov	08.45	werkcollege	Stallings, Problems 2.3, 2.5, 3.2, 3.5, 4.2, 4.6, 4.7.
25 nov	08.45	Concurrency en deadlocks	Stallings 5.1–5.4, 6.1–6.6
28 nov	08.45	werkcollege	Op pagina 30v. van de slides van het hoorcollege wordt een systeem (network-on-chip) beschreven. Bedenk wat voor deadlocks kunnen ontstaan en wat je het beste ertegen doet. – Bereid een 3-minuten-presentatie van afbeelding 6.7 op pagina 292 van Stallings voor (zie ook pagina 32vv. van de slides van het hoorcollege). – Stallings, Problems 5.23 (“... Santa Claus sleeps in his shop ...”), 6.17 (“In the dining philosophers problem, ... he puts the right fork back and repeats the cycle ...”).
02 dec	08.45	Geheugenbeheer	Stallings 7.1–7.4, 7A, 8.1
05 dec	08.45	werkcollege	Stallings, Problems 7.6, 7.14, 8.1, 8.2.
09 dec	08.45	De procesalgebra FSP	Zie ook [1]. LTSA tool.
12 dec	08.45	werkcollege	In de slides van het hoorcollege staat een suikerola-automaat als voorbeeldproces. Deze automaat geeft nooit 50 cent als wisselgeld terug. Waarom voegen we toch de actie wissel50 aan de specificatie toe? Bezoekers kunnen een museum door de ingang betreden en door de uitgang verlaten. Er mogen niet meer dan 5 bezoekers tegelijk in het museum zijn. ’s Ochtends schakelt de directeur de deurbesturing om zodat bezoekers binnen en buiten kunnen komen. Een half uur voor sluitingstijd sluit de directeur de ingang (via de deurbesturing) af; zodra het museum leeg is, krijgt hij een seintje van de deurbesturing. Maak een FSP-model met processen voor de ingang, uitgang, besturing en directeur.
16 dec	08.45	Scheduling	Stallings 9. Er is een tikfout op slide 17: er staat dat SPN preëmptief is, maar dat zou bij SRT (slide 18) moeten staan.
19 dec	08.45	werkcollege	Stallings, Problems 9.2 (“... the same analysis as depicted in Table 9.5 and Figure 9.5 ...”), 9.14 (“The short-term scheduler is invoked whenever an event occurs ...”), 9.15 (“... Dekker’s solution ... to the mutual exclusion problem ...” Appendix A.1 begint direct na pagina 732.). We kijken ook nog naar de FSP-huiswerkopdracht.
06 jan	08.45	Netwerken, Internet	Stallings 17.1–17.2 (online, zie [2])
09 jan	college vervalt (ik ben ziek en er is geen opname)
13 jan	08.45	Netwerken, Internet	Stallings, Appendix 17A
16 jan	08.45	werkcollege	Stallings, Problems 17.2 (“List the major disadvantages ...”), 17.3 (“A TCP segment consisting of 1500 bits ...”), 17.5 (“The previous version of the TFTP specification ...”), 17.6 (“What is the limiting factor ...?”)
31 jan	12.30	tentamen	Het tentamen is een gesloten-boek-tentamen. Ik zal er wel voor zorgen dat je je uitwerkingen van de opdrachten (evtl. ontdaan van overdadig commentaar) krijgt.

Beoordeling

De cursus wordt beoordeeld met een tentamen. Om deel te mogen nemen aan het tentamen, moet je twee praktische opdrachten uitgevoerd hebben; echter, het cijfer wordt uitsluitend bepaald op basis van het tentamen.

Je mag tijdens het tentamen gebruik maken van jouw uitwerkingen van de praktische opdrachten (evtl. ontdaan van overdadig commentaar).

Praktische opdrachten

Je zult twee praktische opdrachten uitvoeren:

1. een eenvoudig assembly-programma schrijven. Assembly is de meest basale programmeertaal van een computer, die direct in machinetaal vertaald kan worden.
2. met FSP (de procesalgebra die je in het hoorcollege leert) een systeem beschrijven en onderzoeken.

Literatuur

We gebruiken hoofdzakelijk het volgende boek, dat je ook al bij Thalia kon kopen:

Operating systems: internals and design principles. / William Stallings. – Seventh ed. – Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2011. – ISBN 978-0-13-230998-1.

Dit boek heeft een website, maar sommige delen zijn in de website van de 6e editie makkelijker bereikbaar.

Aanvullende literatuur

Daarnaast gebruiken we delen uit het volgende boek voor het hoorcollege over netwerken:

Computer networks / Andrew S. Tanenbaum. – Fourth ed. – Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR, 2003. – ISBN 0-13-066102-3.

FSP (het onderwerp van de tweede praktische opdracht) wordt o.a. beschreven in het boek:

Concurrency: state models & Java programs / Jeff Magee; Jeff Kramer. – Chichester: Wiley, 1999. – ISBN 0-471-98710-7.

Alle drie boeken staan in de faculteitsbibliotheek FNWI. Ik beveel aan het eerste boek, van Stallings, te kopen.

De docent

Ik ben David N. Jansen en verzorg de hoor- en werkcolleges. Schroom niet om bij vragen over de vorm of de inhoud contact met mij op te nemen. Je mag altijd langskomen, ook zonder afspraak, en mailen!