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

Proseminar: Konzepte von Betriebssystem-Komponenten

Abstraktionen in Betriebssystemen

News

29.06.2020: Wichtig:
Aufgrund der Corona-Situation findet das Seminar im WS 2020/21 als Onlineveranstaltung per Videokonferenz statt. Die Anmeldung in Dortmund läuft vom 29.06.-03.07.2020.
29.06.2020: Die KvKB-Webseite zum WS 2020/21 für die Durchführung an der TU Dortmund ist online.

Virtuelles Seminar im Wintersemester 2020/21

Veranstaltungsbetrieb

Aufgrund der Corona-Pandemie findet das Seminar in virtueller Form mittels wöchentlicher Treffen als Videokonferenzen statt. Die Festlegung der technischen Umsetzung erfolgt nach einem Testlauf kurz vor Beginn des Semesters.

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 hier.

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 Peter.Ulbrich@fau.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 aufrufbar. Bei Zugriffsproblemen bitte per E-Mail an Peter.Ulbrich@fau.de wenden.

Resource Abstractions

Abstractions in General

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

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

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

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

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

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

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

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 verschickt.

Material zur Vortragsgestaltung und zu wissenschaftlichem Arbeiten

Betreuer / Supervisor

Dr.-Ing. Peter Ulbrich

Semesterterminplan / Schedule

Termin Thema Folien Zusatzmetrial
TBA Organisation, Einführung und Themenvergabe

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