Vorgestellt werden verschiedene Virtualisierungs-Ansätze:
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Emulation
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Just-In-Time-Compiler
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Para-Virtualisierung
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Bibliotheks-basierte Virtualisierung
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OS-Virtualisierung
Lernziele und Kompetenzen:
Studierende, die das Modul erfolgreich abgeschlossen haben:
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erläutern verschiedene Motivationen für den Einsatz von VMs
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unterscheiden verschiedene VMs
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klassifizieren verschiedene Ziele unterschiedlicher VMs (z.B. Performance, Konfigurierbarkeit, Genauigkeit, ...)
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hinterfragen verschiedene Simulationansätze für MMUs
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erstellen virtuelle Komponenten und Busse
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strukturieren Callbacks und entsprechendes Forwarding und Caching
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unterscheiden zwischen Architektur, Chip und Komponente
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klassifizieren unterschiedliche Just-In-Time-Compiler-Ansätze
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erzeugen JIT Code aus vorgefertigten Code-Teilen
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bewerten unterschiedliche JIT-Code-Optimierungen
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erläutern Probleme bei der JIT-Code-Invalidierung
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nennen JIT Probleme mit Exceptions/Interrupts sowie berechnete Sprüngen und Return-Instruktionen
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unterscheiden verschiedene JIT Cache-Verwaltungen
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beschreiben Möglichkeiten der Fehlerinjektion durch VMs
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entwickeln ein an JIT angepasstes virtuelles "Hardware"-Design
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erläutern die Java-VM Instruktionssatz-Architektur
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nutzen Hardware-basierte Virtualisierung
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entwickeln Verfahren zum Ausfiltern bestimmter Befehle
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erläutern Probleme der Speicherverwaltung bei HW-basierter Virtualisierung
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nutzen User-Mode-Emulation zur Paravirtualisierung
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diskutieren Möglichkeiten von Debuggern für die Umleitung von System-Calls und die Ausfilterung von Befehlen
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nutzen einen Hypervisor zur Paravirtualisierung
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unterscheiden verschiedene Ansätze zur Geräteverwaltung in paravirtualisierten Systemen
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erläutern Betriebssystem-basierte Virtualisierung
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entwickeln unterschiedliche Bibliotheks-basierte Virtualisierungen
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erläutern Probleme beim Speicher-Layout bei Bibliotheks-basierte Virtualisierung
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konzipieren Personalities für Bibliotheks-basierte Virtualisierungen
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beurteilen Probleme bei der korrekten Zeit-Simulation
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nennen Ideen für die dynamische Anpassung der Zeit-Simulation
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klassifizieren bekannte VMs (z.B. VICE, FAUmachine, QEMU, Bochs, JVM, KVM, User-Mode-Linux, Xen, VServer, Wine)
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diskutieren in der Gruppe Vor- und Nachteile von bestimmten VM-Ansätzen
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entwickeln selbst CPU-Emulationen
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entwickeln selbst Geräte-Emulationen
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verteilen Implementierungsaufgaben in ihrer Gruppe