Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg  /   Technische Fakultät  /   Department Informatik

Seminar: Konzepte von Betriebssystem-Komponenten

Thema: Abstraktionen in Betriebssystemen

News

06.04.2020: Wichtig:
Aufgrund der Corona-Situation findet KVBK im Sommersemester 2020 vorerst als Onlineveranstaltung per Videokonferenz statt. Weitere Details zum genauen Ablauf folgen in Kürze.
27.02.2020: Da die eigentlichen Seminarplätze vorläufig belegt sind, gibt es jetzt im Waffel eine Warteliste für potentielles Nachrücken.
17.02.2020: Die Anmeldung für das Seminar ist ab sofort per Waffel möglich.
14.02.2020: Die KvKB-Webseite zum SS 2020 ist online.

Virtuelles Seminar im Sommersemester 2020

Veranstaltungsbetrieb

Durch den Ausfall aller Präsenzveranstaltungen in diesem Sommersemester findet das Seminar in virtueller Form statt. Die wöchentlichen Treffen finden als Videokonferenzen statt, wofür entweder Zoom oder Jitsi Meet verwendet wird. Die Festlegung erfolgt nach einem Testlauf am ersten Termin am 22.04.2020. Genaue Zugangsdaten werden per Email bekannt gegeben.

Anwesenheit und Mitarbeit in den Videokonferenzen ist erforderlich!

Inhalt des Seminars / Seminar content

Das Seminar beschäftigt sich mit aktueller Forschung zu verschiedensten Abstraktionen in Betriebssystemen. Um Abschirmung von bzw. Vermittlung zwischen Hardware und Anwendungsprogrammen zu ermöglichen, verwalten Betriebssysteme verschiedenartigste Betriebsmittel. Diese Verwaltung erfolgt durch abstrakte Repräsentation tatsächlicher Hardware- oder Umweltressourcen.

Das Seminar bietet einen Einblick in aktuelle Forschung bezügliche solcher abstrakten Repräsentationen unterschiedlichster Ressourcen, wie beispielsweise Zeit, Energie und verschiedene Speicherarten. Zu jedem Ressourcen-Schwerpunkt werden mehrere Themen behandelt, die jeweils mehrere Forschungsarbeiten aus dem Systems-Bereich diskutieren.
Die Anmeldung zum Seminar erfolgt über Waffel.

Die am Seminar teilnehmenden Studierenden wählen, ob sie den Vortrag und die Ausarbeitung auf Deutsch oder Englisch erstellen.

Note: The students participating in the seminar are free to choose German or English as language for their presentation and paper.

Die nachfolgende Liste enthält Vorschläge für mögliche Themen, die im Rahmen des Seminars bearbeitet werden können. Bei Interesse an einem bestimmten Thema kann dieses verbindlich per E-Mail an kvbk-owner@lists.informatik.uni-erlangen.de reserviert werden. Die Vergabe der Themen erfolgt nach dem Windhundverfahren (First-Come-First-Serve-Prinzip). Gerne können eigene Themen vorgeschlagen werden.

Hinweis: Die hier verlinkten Papiere sind unter Umständen hinter Bezahlschranken und nur aus den Netzen der Universität sowie per VPN aufrufbar. Bei Zugriffsproblemen bitte per E-Mail an kvbk-owner@lists.informatik.uni-erlangen.de wenden.

Resource Abstractions

Abstractions in General
(reserviert)

Enberg, Pekka, Ashwin Rao, and Sasu Tarkoma. I/O Is Faster Than the CPU: Let’s Partition Resources and Eliminate (Most) OS Abstractions. In Proceedings of the 17th Workshop on Hot Topics in Operating Systems (HotOS '19), pages 81–87, 2019.


Concurrency Modelling

Nemitz, Catherine E., Tanya Amert, Manish Goyal, and James H. Anderson. Concurrency Groups: A New Way to Look at Real-Time Multiprocessor Lock Nesting. In Proceedings of the 27th International Conference on Real-Time Networks and Systems (RTNS '19), pages 187–97, 2019.


Deterministic Resource Access
(reserviert)

Zuepke, Alexander, and Robert Kaiser. Deterministic Futexes: Addressing WCET and Bounded Interference Concerns. In Proceedings of the 25th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '19), pages 65–76, 2019.

Memory Abstractions

Scratchpad Awareness

Tabish, Rohan, Renato Mancuso, Saud Wasly, Ahmed Alhammad, Sujit S. Phatak, Rodolfo Pellizzoni, and Marco Caccamo. A Real-Time Scratchpad-Centric OS for Multi-Core Embedded Systems In Proceedings of the 22nd IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '16), pages 1–11, 2016.

Gracioli, Giovani, Rohan Tabish, Renato Mancuso, Reza Mirosanlou, Rodolfo Pellizzoni, and Marco Caccamo. Designing Mixed Criticality Applications on Modern Heterogeneous MPSoC Platforms. In Proceedings of the 31st Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '19), pages 27:1–27:25, 2019.


Memory-Centric Scheduling

Pellizzoni, Rodolfo, Emiliano Betti, Stanley Bak, Gang Yao, John Criswell, Marco Caccamo, and Russell Kegley. A Predictable Execution Model for COTS-Based Embedded Systems. In Proceedings of the 17th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '11), pages 69–79, 2011.

Rivas, Juan M, Joël Goossens, Xavier Poczekajlo, and Antonio Paolillo. Implementation of Memory Centric Scheduling for COTS Multi-Core Real-Time Systems. In Proceedings of the 31st Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '19), pages 7:1–7:23, 2019.


Data Awareness
(reserviert)

Barbalace, Antonio, Javier Picorel, and Pramod Bhatotia. ExtOS: Data-Centric Extensible OS In Proceedings of the 10th ACM SIGOPS Asia-Pacific Workshop on Systems (APSys ’19), pages 31–39, 2019.


Cache Awareness
(reserviert)

Borghorst, Hendrik, and Olaf Spinczyk. Increasing the Predictability of Modern COTS Hardware through Cache-Aware OS-Design. In Proceedings of the 11th Annual Workshop on Operating Systems Platforms for Embedded Real-Time Applications (OSPERT '15), pages 41-44, 2015.

Borghorst, Hendrik, and Olaf Spinczyk. CyPhOS – A Component-Based Cache-Aware Multi-Core Operating System In Proceedings of the 32nd International Conference on Architecture of Computing Systems (ARCS '19), pages 171–182, 2019.

Time Abstractions

Schedule as a Resource

Lyons, Anna, Kent McLeod, Hesham Almatary, and Gernot Heiser. Scheduling-Context Capabilities: A Principled, Light-Weight Operating-System Mechanism for Managing Time. In Proceedings of the 13th European Conference on Computer Systems (EuroSys '18), pages 1–16, 2018.


Representing Timers
(reserviert)

Patel, Pratyush, Manohar Vanga, and Bjorn B. Brandenburg. TimerShield: Protecting High-Priority Tasks from Low-Priority Timer Interference. In Proceedings of the 23rd IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '17), pages 3–12, 2017.


Scheduling Security
(reserviert)

Chen, Chien-Ying, Sibin Mohan, Rodolfo Pellizzoni, Rakesh B. Bobba, and Negar Kiyavash. A Novel Side-Channel in Real-Time Schedulers. In Proceedings of the 25th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '19), pages 90–102, 2019.

Yoon, Man-Ki, Sibin Mohan, Chien-Ying Chen, and Lui Sha. TaskShuffler: A Schedule Randomization Protocol for Obfuscation against Timing Inference Attacks in Real-Time Systems. In Proceedings of the 22nd IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS '16), pages 1–12, 2016.

Energy Abstractions

Intermittent Execution
(reserviert)

Lucia, Brandon, and Benjamin Ransford. A Simpler, Safer Programming and Execution Model for Intermittent Systems. In Proceedings of the 36th ACM SIGPLAN Conference on Programming Language Design and Implementation (PLDI '15), pages 575–585, 2015.

Maioli, Andrea, Luca Mottola, Muhammad Hamad Alizai, and Junaid Haroon Siddiqui. On Intermittence Bugs in the Battery-Less Internet of Things. In Proceedings of the 20th ACM SIGPLAN/SIGBED International Conference on Languages, Compilers, and Tools for Embedded Systems (LCTES '19), pages 203–207, 2019.


Representing Power Consumption
(reserviert)

Guo, Liwei, Tiantu Xu, Mengwei Xu, Xuanzhe Liu, and Felix Xiaozhu Lin. Power Sandbox: Power Awareness Redefined. In Proceedings of the 13th European Conference on Computer Systems (EuroSys ’18), pages 1–15, 2018.

Organisatorisches / Organisational Matters

Ziel des Seminars ist es, den Studierenden einen umfassenden Einblick in die heutige Welt des wissenschaftlichen Arbeitens zu geben. Dies geschieht durch Vorstellung von etablierten Publikationsprozessen: von der Forschungsidee über die Anfertigung eines wissenschaftlichen Papiers, bis hin zur Vortragspräsentation auf einer Fachkonferenz.

Die jeweiligen Themen werden anhand von aktuellen wissenschaftlichen Papieren durch die Studierenden erarbeitet und gemeinsam diskutiert. Dazu werden Arbeitstechniken für die Literaturanalyse und Präsentationstechniken vorgestellt, die anschließend durch die Studierenden praktisch angewendet werden. Die Vermittlung dieser Arbeitstechniken geschieht durch die Erarbeitung und Diskussion eines Beispielpapiers mit allen Teilnehmenden.

Den Studierenden werden als Ausgangsbasis zum jeweiligen Themenschwerpunkt ein bis zwei wissenschaftliche Arbeiten zur Verfügung gestellt, die anschließend selbstständig erarbeitet werden. Die Literaturanalyse mündet in einer vier- bis sechsseitigen Ausarbeitung, die die beiden vorgegebenen und optional weitere Arbeiten zusammenfasst und kritisch bewertet. Die Ergebnisse werden in einem 20-minütigen Vortrag den Seminarteilnehmenden vorgestellt und anschließend diskutiert.

Beispielpapier (alle Studierenden)

  • Eigenständiges Erarbeiten des Papiers
  • Gemeinsame Papier- und Vortragsdiskussion

Ausarbeitung (individuell)

Vortrag (individuell)

  • Erstellung eines Foliensatzes zur Ausarbeitung
  • Sprache: Deutsch oder Englisch
  • Abgabe einer Vorabversion der Folien zwei Woche vor dem Vortrag
  • Voraussetzungen:

Nach Abgabe der jeweiligen Vorabversion erhalten die Studierenden Feedback zu ihrer Ausarbeitung bzw. Die Studierenden arbeiten das Feedback zur Ausarbeitung bis zum Freitag vor der Präsentation in eine endgültige Fassung ihrer Ausarbeitung ein. Die finale Fassung wird am selben Tag an die restlichen Studierenden zur Vorbereitung auf den Vortrag über die Mailingliste verschickt.

Material zur Vortragsgestaltung und zu wissenschaftlichem Arbeiten

Betreuer / Supervisors

Phillip Raffeck,
M.Sc.
Prof. Dr. Wolfgang
Schröder-Preikschat

Semesterterminplan / Schedule

Termin Thema Folien Zusatzmetrial
22.04.2020 Organisation, Einführung und Themenvergabe
29.04.2020 Moderner Wissenschaftsbetrieb, Lesen und Begutachten von Fachliteratur
06.05.2020 Vortragstechniken
13.05.2020 Arbeitstechnik und LaTeX LaTeX-Kurzbschreibung
LaTeX (Not So) Short Introduction
20.05.2020 Praktische Übung: Lesen & Diskutieren von Papieren Gerwin Klein et al.: seL4: Formal Verification of an OS Kernel
Henry Corrigan-Gibbs, David J. Wu, and Dan Boneh: Quantum Operating Systems
27.05.2020 Sauberes wissenschaftliches Arbeiten
03.06.2020 entfällt
10.06.2020 Praktische Übung: Papier- und Vortragsdiskussion Matthias Hille et al.: SemperOS: A Distributed Capability System
Vortrag
17.06.2020 entfällt
24.06.2020 entfällt
01.07.2020 entfällt
08.07.2020 entfällt
15.07.2020 entfällt
22.07.2020 entfällt
29.07.2020 I/O is faster than the OS

Die Messung des Energieverbrauchs – Welche Möglichkeiten und Risiken birgt es?

Optimizing Cache Performance and Predictability


05.08.2020 Über unterbrechende Ausführung

Data-Awareness in der Betriebssystementwicklung

Scheduling Obfuscation: Analyzing the Endeavor of Deterring Timing Inference Attacks on Real-Time Systems



Hinweis: Die konkreten Termine für die Vorträge werden in der Einführungsveranstaltung am 22.04.2020 vergeben.

UnivIS Informationen

Seminar Konzepte von Betriebssystem-Komponenten (KVBK)

Dozentinnen/Dozenten
Phillip Raffeck, M. Sc., Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schröder-Preikschat

Angaben
Seminar
4 SWS, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 5
für Anfänger geeignet, nur Fachstudium, Sprache Deutsch
Zeit und Ort: Mi 10:00 - 12:00, 0.035; Einzeltermine am 29.7.2020, 5.8.2020 10:00 - 13:00, 0.031-113; Bemerkung zu Zeit und Ort: KVBK findet dieses Semester virtuell statt; es wird vorerst keine Präsenzveranstaltungen geben.

Studienfächer / Studienrichtungen
WPF INF-BA-SEM 3

Voraussetzungen / Organisatorisches
HINWEIS für das Sommersemester 2020:
Aufgrund der außergewöhnlichen Begleitumstände und den sich daraus ergebenden Einschränkungen für Präsenzveranstaltungen findet die hier angegebene Lehrveranstaltung in veränderter Form statt. Bis auf weiteres findet das Seminar virtuell statt.

Aktuelle Informationen erhalten Sie zeitnah auf der Veranstaltungswebsite.

Im UnivIS vorhandene Informationen sind möglicherweise veraltet.

Mo Di Mi Do Fr
08:00
09:00
10:00
10:00 - 12:00
KVBK
(Raffeck)
0.035
10:00 - 13:00
KVBK
(nur 29.7., 5.8.)
(Raffeck)
0.031-113
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00

Überschneidung: Mi von 10:00 bis 12:00