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Entwicklung eines Mikrokernelsystems zur Unterstützung der Lehre

09 Aug 2023 - 17:03 | Version 2 | UnknownUser

worked on by: Leonard König

Outline

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Konzipierung eines für die Lehre geeigneten Betriebssystemkernels. In diesem Kontext liegt der Fokus nicht auf breite Einsetzbarkeit des entwickelten Systems auf echten Rechnern, sondern auf die Einbettung in das vorhandene didaktische Konzept des Kurses „Betriebssysteme“. Diese anderen Anforderungen und der eingeschränkte Use- Case erzwingen aber auch ermöglichen einige radikale Designentscheidungen die in dieser Arbeit behandelt und erläutert werden. Darüber hinaus wird die im Kurs eingesetzte Virtualisierungslösung QEMU auf einen aktuellen Stand gebracht.

Thesis Requirements

Beispiellösung mit aufeinander aufbauendem Code, durchstrukturiert
gute Dokumentation dieses
Evaluierung von auf aus didaktischen Gründen besonders "einfachen" Patters beim Kerneldesign
moderne stabile QEMU-Lösung

Milestones and Planning

Milestone no.	Goals	accomplished
1	Portierung QEMU	accomplished
2	Konzept Kernel & HAL	accomplished
3	Implementierung	accomplished (3/7 exercises)

Weekly Status

Week 1-2 (CW 47-48)

Activities

Diskussion des Themas + Anmeldung
Sichtung QEMU Patches + Integration in Git
Portierungsarbeit
Testen (mit div. Kerneln von BL zur Verfügung gestellt)
Aufräumen

Results

Abschluss Port

Next Steps

Teil 2 (Kernel) beginnen

Problems

Bug in QEMU aus ARMv8 ELs

Week 3 (CW 49)

Activities

Konzept Aufbau des Kernels
Darauf aufbauend Quellcodestruktur und BuildSystem
Implementation Aufgabenzettel 1 & 2
Dokumentation Aufbau und Zettel 1
Vorstellungsvortrag im Seminar

Results

Initiales Design eines Kernels mit HAL

Next Steps

Weitere Aufgaben implementieren

Problems

Week 4-6 (CW 50-2)

Activities

Konzept für Interrupts und Aufrufe des HALs in das System
Einige dieser Konzepte ausprobiert
Auslagerung der Buffering-Funktionalität der USART aus dem HAL

Results

Initiales Design einer entsprechenden Schnittstelle
Probleme am Design gefunden
Unvollständiges System, aber kompletter HAL

Next Steps

Verfeinern
System-Teil implementieren

Problems

Aufrufe aus den Exceptions in das System sind asynchron und erfordern sehr flexibles Interface
Bedeutet mehr Funktionalität auslagern; HAL-Treiber enthalten keinen eigenen Status
Es muss eine asynchron-aufrufbare Schnittstelle im System geschaffen werden

Week 7-9 (CW 1-3)

Activities

Abschluss Kernel
Beginn Ausarbeitung
Abgrenzung und Problembeschreibung

Results

Struktur der Ausarbeitung
Beschreibung Aufbau des Kernels
Intro
Evaluation
QEMU-Teil
Erster Entwurf

Next Steps

Review

Problems

Week 10-11 (CW 4-5)

Activities

Review, Rücksprache mit BL
Umstrukturierung

Results

Konzept zur Umstrukturierung
Bessere Einleitung
Motivation

Next Steps

Im eigentlichen Bearbeitungsteil mehr Bezug nehmen auf die jetzt genannten einzelnen Übungen
Ich und passives Schreiben konsequenter nutzen
Teil 2 und 3 generell noch mehr überarbeiten
Quellen erweitern
Begriffserklärung aus Intro streichen
Didaktischer Aufbau der Aufgaben

Problems

Wenig "roter Faden"
Ziel und Didaktik besser machen
Besser motivieren

Week 12 (CW 6)

Activities

Begrifferklärung im Appendix
Tilgung von "wir" und "uns"
etwas mehr betont, warum dieses Board
Didaktischer Anspruch der Aufgaben und Aufbau aufeinander mehr erläutert
Etwas bessere Verknüpfung von Anforderungen und Lösung - "beispielhaft an Aufgabe 1" - "darin konkret Build-System & HAL"
Virtueller Speicher vs. Virtueller Adressraum
Klareres Ziel der Arbeit und des Systems (Panik nehmen, etc.)
Review & Rechtschreibung
Begriffe aus Veranstaltung etwas mehr/besser eingesetzt
Bewertungsmaße endlich richtig ausformuliert und Bezug genommen