Cs_alone

15-1 파일과 디렉터리 파일 파일(file): 하드 디스크나 SSD와 같은 보조기억장치에 저장된 관련 정보의 집합 이름 파일을 실행하기 위한 정보 파일 관련 부가 정보: 속성(attribute), 메타데이터(metadata) 파일 속성과 유형 유형: 운영체제가 인식하는 파일 종류 확장자(extension): 파일 종류를 표시하는 가장 흔한 방식 파일 연산을 위한 시스템 호출 파일을 다루는 모든 작업은 운영체제에 의해 이뤄짐 모든 응용 프로그램은 시스템콜을 통해 파일 연산 디렉터리 디렉터리(directory) 윈도우에선 폴더(folder) 1단계 디렉터리(single-level directory) 트리 구조 디렉터리(tree-structured directory) 루트 디렉터리(root directory): 최상위 디렉터리 경로(path): 디렉터리를 이용해 파일 위치, 파일 이름을 특정 짓는 정보 절대 경로와 상대 경로 절대 경로(absolute path): 루트 디렉터리에서 자기 자신까지 이르는 고유한 경로 상대 경로(relative path): 현재 디렉터리부터 자기 자신까지 이르는 경로 guest/data/image.png: 현재 디렉터리 내에 있는 guest 폴더 내의 data 폴더 내에 있음 ./guest/data/image.png: 동일함 디렉터리 연산을 위한 시스템 호출 파일 연산과 마찬가지로 디렉터리 연산도 시스템콜을 통해 운영체제가 처리 디렉터리 엔트리 디렉터리도 포함된 정보가 조금 다른 파일일 뿐임 디렉터리는 보조기억장치 내부에 해당 디렉터리에 담겨 있는 대상과 관련된 테이블 형태로 저장 파일 이름, 위치 유추 정보, 생성 시간, 크기 등 15-2 파일 시스템 파일 시스템: 파일과 디렉터리를 보조기억장치에 일목요연하게 저장하고 접근할 수 있게 하는 운영체제 내부 프로그램 ...

14-1 연속 메모리 할당 연속 메모리 할당: 프로세스들을 메모리에 배치할 때 연속적으로 이어서 배치하는 것 스와핑 스와핑(swapping): 메모리에 적재된 프로세스들 중 현재 실행되지 않는 프로세스들을 임시로 보조기억장치 스왑 영역으로 보내는 것 스왑 영역(swap space): 메모리에서 쫓겨나온 프로세스들이 보조기억장치에서 존재하는 곳 스왑 아웃(swap-out): 메모리 → 스왑 영역 스왑 인(swap-in): 스왑 영역 → 메모리 메모리 할당 메모리 내 빈 공간이 여러 개일 경우 프로세스를 배치하는 방식 최초 적합 최초 적합(first fit): 운영체제가 메모리 내 빈 공간을 검색하다가 발견하면 곧바로 저장 최소한의 검색으로 빠르게 할당 최적 적합 최적 적합(best fit): 운영체제가 빈 공간을 모두 검색해 본 후, 프로세스가 적재될 수 있는 공간 중 가장 작은 공간 장점: 공간의 효율적 사용 단점: 남는 공간이 다른 프로세스가 사용하기 힘든 아주 작은 공간이라 외부 단편화가 발생하게 됨 최악 적합 최악 적합(worst fit): 운영체제가 빈 공간을 모두 검색해 본 후, 프로세스가 적재될 수 있는 공간 중 가장 큰 공간 장점: 가장 큰 빈 공간을 골라 프로세스를 배치하기 때문에, 할당하고 남은 공간도 꽤 커서 다음에 들어올 다른 프로세스가 이 남은 공간을 다시 활용할 확률이 비교적 높음 외부 단편화 외부 단편화(external fragmentation): 메모리의 빈 공간에 프로세스가 할당되면서 생기는 메모리 사이 사이에 빈 공간 빈 공간의 총합은 크지만, 사이사이에 작게 쪼개져있어 더 이상 프로세스를 적재하기 어려워진 상황 압축(compaction) 흩어져있는 빈 공간들을 재배치를 통해 하나의 큰 공간으로 만드는 작업 재배치로 인해 작업의 중지, 무엇을 어디로 옮길지에 대한 판단으로 인한 어려움 14-2 페이징을 통한 가상 메모리 가상 메모리(virtual memory) ...

13-1 교착 상태란 식사하는 철학자 문제 dining philosophers problems 원탁에서 모두가 자신의 오른쪽 포크를 들고 왼쪽 포크를 기다리는 상태 교착상태(deadlock) 자원 할당 그래프 자원 할당 그래프(resource-allocation graph) 출처: https://www.geeksforgeeks.org/operating-systems/resource-allocation-graph-rag-in-operating-system/ 프로세스는 원, 자원의 종류는 사각형 자원 사각형 내의 점은 사용할 수 있는 자원의 갯수 프로세스가 자원을 할당받아 사용 중이라면 자원 내 점 → 프로세스 화살표 표시 프로세스가 자원을 기다리고 있다면 프로세스 → 자원 화살표 표시 교착 상태가 발생한 상황은 보통 자원 할당 그래프가 원의 형태를 띄고 있음. ...

12-1 동기화란 동기화의 의미 동기화(synchronization): 작업들 사이의 수행 시기를 맞추는 것 실행의 흐름을 갖는 모든 것(프로세스, 스레드 등)은 동기화의 대상 실행 순서 제어: 프로세스를 올바른 순서대로 실행하기 상호 배제: 동시에 접근해서는 안 되는 자원에 하나의 프로세스만 접근하게 하기 생산자와 소비자 문제 생산자와 소비자가 동시에 접근해서는 안 되는 자원에 동시에 접근하면 결과값이 매번 달라지거나 이상해진다. 공유 자원과 임계 구역 공유 자원(shared resource): 동시에 실행되는 프로세스가 사용하는 공동의 자원(전역 변수, 파일, 입출력장치 등) ...

11-1 CPU 스케줄링 개요 CPU 스케줄링(CPU scheduling): 운영체제가 프로세스들에게 공정하고 합리적으로 CPU 자원을 배분하는 것 프로세스 우선 순위 프로세스의 CPU 사용을 우선순위에 맞추어 처리 입출력 집중 프로세스(I/O bound process) **입출력 작업(입출력 버스트, I/O burst)**이 많은 프로세스 실행 상태보다는 입출력을 위한 대기 상태에 많이 머무름 CPU 집중 프로세스(CPU bound process) **CPU 작업(CPU 버스트, CPU burst)**이 많은 프로세스 대기 상태보다는 실행 상태에 더 많이 머무름 입출력 집중 프로세스 먼저, CPU 집중 프로세스를 그 다음 ...

10-1 프로세스 개요 프로세스(process): 실행중인 프로그램 프로세스 직접 확인하기 ps 명령어를 통해 확인 가능 포그라운드 프로세스(foreground process): 사용자가 보는 앞에서 실행 백그라운드 프로세스(background process): 사용자가 보지 못하는 뒤에서 실행 데몬(daemon): 유닉스 체계의 운영체제의 백그라운드 프로세스 서비스(service): 우니도우 운영체제에서의 백그라운드 프로세스 프로세스 제어 블록 PCB(Process Control Block, 프로세스 제어 블록) 프로세스와 관련된 정보를 저장하는 자료 구조 해당 프로세스를 식별하기 위해 꼭 필요한 정보들이 저장 메모리에 있는 커널 영역에서 생성 프로세스 생성 시에 만들어지고 실행이 끝나면 폐기 PCB에 담기는 정보 PID(프로세스 ID, Process ID) 특정 프로세스를 식별하기 위해 부여되는 고유한 번호 레지스터 값 이전까지 사용했던 레지스터의 중간값 프로그램 카운터 등의 레지스터 값 프로세스 상태 입출력장치를 사용하기 위해 기다리는지, CPU를 기다리는지, CPU를 이용하는지 등 CPU 스케줄링 정보 프로세스가 언제, 어떤 순서로 CPU를 할당받았는지 메모리 관리 정보 프로세스가 어느 주소에 저장되어 있는지 베이스 레지스터, 한계 레지스터 값 등 페이지 테이블 정보 사용한 파일과 입출력장치 목록 실행과정에서 특정 입출력장치나 파일을 사용하는지 문맥 교환 프로세스 실행에 대한 중간 정보를 저장해야, 다음 차례가 왔을 때 이전까찌 실행했던 내용에 이어 다시 실행을 재개할 수 있음 문맥(context) 해당 프로세스의 PCB에 표현 문맥 교환(context switching) 기존 프로세스의 문맥을 PCB에 백업하고, 새로운 프로세스를 실행하기 위해 문맥을 PCB로 복구하여 새로운 프로세스를 실행하는 것 프로세스 A 실행 → A 문맥 저장 → B 문맥 로드 → 프로세스 B 실행 → B 문맥 저장 → … 너무 자주 하면 오버헤드가 발생하여 부정적인 효과 프로세스의 메모리 영역 PCB는 커널 영역에 생성 ...

09-1 운영체제를 알아야 하는 이유 운영체제란 자원(시스템 자원): 프로그램 실행에 마땅히 필요한 요소. CPU, 메모리 등 운영체제(operating system): 실행할 프로그램에 필요한 자원을 할당하고, 프로그램이 올바르게 실행되도록 돕는 특별한 프로그램 운영체제는 메모리 내 적당한 공간에 프로그램들을 적제하고, 더 이상 실행되지 않는 프로그램을 삭제 누가 어떤 순서로 얼마나 CPU를 사용하게 할지도 운영체제가 처리 입출력장치나 자원등을 관리 응용 프로그램과 하드웨어 사이에서 필요한 자원을 할당하고, 올바르게 실행되도록 관리하는 역할 커널 영역(kernel space): 운영체제가 메모리 내에서 적재되는 특별한 공간 ...

08-1 장치 컨트롤러와 장치 드라이버 키보드, 마우스 등 입출력장치에 보조기억장치도 포함 장치 컨트롤러 입출력장치는 CPU, 메모리보다 다루기 더 까다롭다. 많은 종류 키보드, 모니터, USB 메모리, SSD 등 다양하며 장치마다 속도, 데이터 전송 형식도 다양하여 규격화하기 어렵다. 낮은 데이터 전송률 전송률(transfer rate): 데이터를 얼마나 빨리 교환할 수 있는지를 나타내는 지표 전송률이 낮은 데이터는 같은 시간 동안 상대적으로 적은 데이터를 주고 받을 수 있음 장치 컨트롤러(device controller) 입출력 제어기(I/O controller), 입출력 모듈(I/O module) 입출력장치가 연결되는 하드웨어 모든 입출력장치는 장치 컨트롤러를 통해 컴퓨터 내부와 정보를 주고 받음 CPU와 입출력장치 간의 통신 중개, 오류 검출, 데이터 버퍼링 버퍼링(buffering): 전송률이 높은 장치와 낮은 장치 사이에 주고받는 데이터를 버퍼라는 임시 저장 공간에 저장하여 전송률을 비슷하게 맞추는 방법 버퍼(buffer): 임시 저장 공간 내부 구조 데이터 레지스터(data register) CPU와 입출력장치 사이에 주고받을 데이터가 담기는 레지스터. 버퍼링을 위한 버퍼 역할 상태 레지스터(status register) 입출력장치가 입출력 작업 상태, 오류 여부 등의 상태 정보 저장 제어 레지스터(control register) 입출력장치가 수행할 내용에 대한 제어 정보와 명령 저장 장치 드라이버 장치 드라이버(device driver) ...

07-1 다양한 보조 기억 장치 하드 디스크 하드 디스크(Hard Disk Drive) 자기 디스크(magnetic disk) 자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 보조 기억 장치 구성요소 플래터(platter): 하드 디스크에서 실질적으로 데이터가 저장되는 곳 트랙(track): 플래터를 여러 동심원으로 나누었을 때 그중 하나의 원 섹터(sector): 트랙을 나눈 한 조각 블록(block): 다수의 섹터 묶음 실린더(cylinder): 여러 겹의 플래터 상에서 같은 트랙이 위치한 곳을 모아 연결한 논리적 단위 연속된 정보는 보통 한 실린더에 기록 스핀들(spindle): 플래터를 회전시키는 구성 요소 RPM(Revolution Per Minute): 플래터가 돌아가는 분당 회전수 헤드(head): 플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 구성 요소 디스크 암(disk arm): 헤드를 원하는 위치로 이동시키는 부품 접근 과정 탐색 시간(seek time): 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간 **다중 헤드 디스크(multiple-head disk)**에선 소요되지 않는 시간 다중 헤드 디스크 = 고정 헤드 디스크(fixed-head disk) 회전 지연(rotational latency): 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간 전송 시간(transfer time): 하드 디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간 하드 디스크가 데이터에 접근하는 시간 = 탐색 시간 + 회전 지연 + 전송 시간 컴퓨터 내 소요 시간(ns = 10^-9) 내용 소요 시간 L1 캐시 참조 시간 0.5ns L2 캐시 참조 시간 5ns 메모리 참조 시간 7ns 메모리에서 1MB를 순차적으로 읽는 시간 250,000ns 하드 디스크 탐색 시간 10,000,000ns 하드 디스크에서 1MB를 순차적으로 읽는 시간 30,000,000ns 한 패킷이 캘리포니아에서 네덜란드까지 왕복하는 시간 150,000,000ns 플래시 메모리 플래시 메모리(flash memory): 전기적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있는 반도체 기반의 저장 장치 ...

06-1 RAM의 특징과 종류 RAM의 특징 실행할 프로그램의 명령어와 데이터가 저장 휘발성 저장 장치(volatile memory) 전원을 끄면 저장된 명령어와 데이터가 사라짐 CPU가 실행할 대상을 저장 비휘발성 저장 장치(non-volatile memory) 전원을 꺼도 저장된 내용을 유지. 하드 디스크, USB 같은 보조기억장치 CPU는 보조기억장치에 접근하지 못함 RAM의 용량과 성능 RAM 용량이 크면 실행할 프로그램을 많이 저장할 수 있음. 따라서 동시에 여러 프로그램을 빠르게 처리할 수 있음 RAM의 종류 DRAM Dynamic RAM 시간이 지나면 저장된 데이터가 점차 사라짐 따라서 일정 주기로 데이터를 재활성화(다시 저장)해야 함 소비 전력이 낮고, 저렴하고, 집적도가 높아 대용량으로 설계하기 용이함 SRAM Static RAM 시간이 지나도 데이터가 사라지지 않음 소비 전력이 높고, 비싸고, 집적도가 낮음 캐시 메모리등에 사용 정확히는 CPU 내부의 캐시 메모리에서 사용한다. SRAM은 데이터 재활성화가 필요없어 액세스 속도가 매우 빠르다. CPU의 캐시 용량은 메인 메모리(16GB, 32GB, …)에 비해선 여전히 작음(수십 MB) SDRAM Synchronous Dynamic RAM 또는 SDR SDRAM(Single Data Rate SDRAM) 클럭 신호와 동기화된, 발전도니 형태의 DRAM 클럭 타이밍에 맞춰 CPU와 정보를 주고 받을 수 있음 클럭 타이밍을 맞추는게 중요한 이유 정확히는 데이터 전송의 타이밍을 CPU의 동작 속도(시스템 쿨럭)과 맞춘다는 의미임 DRAM등 에서는 데이터를 언제 줄지 몰라 유휴시간이 존재하는 등 비효율성이 발생했음 SDRAM은 클럭에 맞춰 오기떄문에 정확한 타이밍을 위해 준비할 수 있음 클럭속도? 클럭속도는 시스템 전체가 공유하는 기본 타이밍 신호임 여러 종류가 있으나 CPU와 RAM은 주로 시스템 클럭(System Clock) 기반의 신호들을 공유 시스템 클럭은 메인보드에 있는 클럭 제너레이터(Clock Generator)에서 생성됨 이게 CPU, RAM, 칩셋에게 공유 오버클럭등을 이용해 클럭신호는 바뀔수 있음 CPU와 SDRAM은 클럭 제너레이터가 만드는 클럭 신호를 기반으로 같은 타이밍에 통신함 DDR SDRAM Double Date Rate SDRAM **대역폭(data rate)**을 넓혀 속도를 빠르게 만든 SDRAM 대역폭: 데이터를 주고 받는 길의 너비 DDR2(2배), DDR3(4배), … 질문 SDRAM이 클럭 을 따지는게 뭔상관이지 어차피 CPU랑 주고받는데? 정확히는 데이터 전송의 타이밍을 CPU의 동작 속도(시스템 쿨럭)과 맞춘다. 기존에는 데이터를 언제 줄지 몰라 유휴시간이 존재하는 등 비효율성 발생했음 SDRAM은 클럭에 맞춰 오기떄문에 정확한 타이밍을 위해 준비할 수 있음 클럭속도는 시스템전체가 공유하나? SDRAM이 어떻게알지? 이건 안변하나? 클럭속도는 시스템 전체가 공유하는 기본 타이밍 신호 여러 종류가 있으나 CPU와 RAM은 주로 시스템 클럭(System Clock) 기반의 신호들을 공유 시스템 클럭은 메인보드에 있는 클럭 제너레이터(Clock Generator)에서 생성됨. 이게 CPU, RAM, 칩셋에게 공유 오버클럭등을 이용해 클럭신호는 바뀔수 있음 캐시도 이제 용량이 커서 몇기가씩 되는데 그래도 SRAM을 쓰나? 정확히는 CPU 내부의 캐시 메모리에서 사용한다. SRAM은 데이터 재활성화가 필요없어 액세스 속도가 매우 빠르다. CPU의 캐시 용량은 메인 메모리(16GB, 32GB, …)에 비해선 여전히 작음(수십 MB) 06-2 메모리의 주소 공간 물리 주소: 메모리 하드웨어가 사용하는 주소 ...