3단원 운영체제의 개요 - 01. 운영체제의 개념

01. 운영체제의 개념 (48%)

 

01. 운영체제(OS; Operating System)의 정의

• 컴퓨터의 성능을 효율적으로 운영,관리,감독하기 위한 시스템 프로그램
• 각종 자원을 효율적으로 관리, 사용자에게 최대한 편리성을 제공
• 컴퓨터 하드웨어와 사용자 간의 인터페이스를 담당하는 시스템 프로그램
• 계층적인 구조상 하드웨어와 유틸리티 사이에 존재

 

02. 운영체제의 기능

 

03. 운영체제의 성능 평가 요소(운영체제의 목적)

신사처럼 응해라

• 처리 능력 (Throughput) 향상 - 시스템의 생산성을 나타내는 단위, 일정 시간 동안 처리하는 일의 양
• 응답 시간 (Turnaround) 단축 - 작업 의뢰 후 시스템에서 결과가 얻어질 때까지의 시간
• 사용 가능도 (Availability) 증대 - 시스템을 얼마나 빠르게 사용할 수 있는가의 정도
• 신뢰도 (Reliability) 향샹 - 주어진 문제를 얼마나 정확하게 처리하는가의 정도

 

04. 운영체제의 구성

제어 - 감작데, 처리 - 언서문

3. 언어 번역 과정

컴파일 - 링킹 - 로딩 - 실행

로더의 기능 - 할당, 연결, 재배치, 적재 (활을 연속으로 쏘면서 제대로 적중시킨다.)

 

---

 

 

02. 운영체제의 발전 (12%)

 

 

01. 운영체제의 발전 과정

 

02. 운영체제의 운영 방식

 

1. 일괄처리 시스템 (Batch Processing System)

처리할 데이터를 한꺼번에 모아 일정한 시간이 경과되거나 일정한 양이 되었을 때 처리하는 방식

ex) 월 급여처리, 연말정산처리 등

 

2. 실시간 처리 시스템 (Real Time Processing System)

데이터가 발생되는 즉시 처리하는 방식으로 바로 응답을 받아볼 수 있는 시스템. 항상 온라인을 유지해야 함

ex) 항공 및 철도 승차권예약, 좌석예약, 은행 온라인 업무, 로봇제어 등

 

3. 다중 프로그래밍 시스템 (Multi-Programming System)

한 대의 컴퓨터 메모리에 여러 개의 프로그램을 동시에 적재(Load)한 후 실행하는 방식

장점 : CPU와 I/O(입출력) 장치의 유휴시간(Idle Time)을 줄여 시스템의 사용효율을 높일 수 있다.

 

4. 시분할 시스템 (TSS : Time Sharing System)

한 대의 컴퓨터를 동시에 여러 명의 User(사용자)가 대화식의 방식으로 사용하는 시스템

ex) 라운드 로비 스케줄링(Round-Robin Scheduling)

 

5. 다중처리시스템 (Multi-Processing System)

한 대의 컴퓨터에 중앙 처리 장치(CPU)가 두 개 이상 설치되어 여러 작업을 병행 처리하는 방식이다.

 

6. 분산처리시스템 (Distributed System)

분산된 여러 컴퓨터를 네트워크로 연결하여 처리하는 방식이다.

 

 

---

 

03. 운영체제의 기능 (40%)

 

01. 프로세스(process) 관리

 

1. 프로세스의 정의

• 실행중인 프로그램
• 프로그램을 실행하는 처리 단위
• 프로세서가 할당되는 개체
• 입력된 데이터를 처리하여 결과를 얻는 것
• 운영체제의 PCB내에 존재

 

디스패치 - CPU의 선점 권한을 부여하는 작업, 준비상태에서 실행 상태로 전이시키는 것

블록 - CPU를 반납하고 작업의 완료를 기다리기 위해 대기 상태로 전환시키는 것.

 

 

3. 프로세스 제어 블록 ( PCB; Process Control Block)의 정보

• 고유이름
• 현재 상태
• 프로그램 카운터
• 우선순위
• 할당된 자원에 대한 포인터
• 관리 정보
• 각종 레지스터
• 부모 및 자식 프로세스에 대한 포인터
• 고유한 식별자
• 입출력 정도

 

02. 교착 상태(Deadlock)

 

1.교착 상태

각 프로세스들이 무한정 대기하는 상태

 

2. 교착 상태가 일어나기 위한 4가지 조건 (상점에 비가 오면 환기시켜라.)

• 상호 배제
• 점유와 대기
• 비선점
• 환형 대기

3. 교착 상태 해결방안

• 예방
• 회피
• 탐지
• 복구

 

03. 스케줄링(Scheduling) 

스케줄링 작업을 수행하는 프로그램은 스케줄러(Scheduler)

 

 

 

선점형(Preemptive)기법

 

기법	설명
SRT(Shortest Remaining Time)	실행 중인 프로세스의 남은 시간과 준비상태 큐에 도착한 프로세스의 실행 시간을 비교해서 실행 시간이 더 짧은 프로세스에 CPU를 할당하는 기법
RR(Round Robin)	주어진 시간 할당량 동안 작업을 마치지 않으면 준비완료 리스트의 가장 뒤로 배치하는 기법 (주로 시분할 시스템에서 사용)
다단계 피드백 큐(MFQ,  Multilevel Feedback Queue)	작업을 여러 단계로 나누어 처리하는 방식, 높은 단계 할당량 적게, 낮은 단계는 많게

 

비선점(Non-Preemptive

기법	설명
FIFO(First ln First Ost)	먼저 들어온 것을 우선 처리(선입 선출)하는 가장 간단한 방식, FCFS라고도 함 -준비상태 큐에 도착한 순서대로 CPU를 할당하는 기법
우선순위(Priority)	대기하는 프로세스에게 부여된 우선순위가 가장 높은 프로세스에게 먼저 CPU를 할당하는 기법
SJF(Shortest Job First)	대기하는 프로세스들 중에서 실행시간이 가장 짧은 프로세스에게 먼저 CPU를 할당하는 기법
HRN(Highest Response-ratio Next)	어떤 작업이 서비스 받을 시간과 그 작업이 서비스를 기다린 시간으로 결정되는 우선순위에 따라 CPU를 할당하는 기법 (짧은 작업, 긴 작업도 오래 기다리게 되면 우선순위 높아짐) SJF 기법의 짧고 긴 작업 간의 지차닌 불평등 보완

 

04. 기억 장치 관리

 

1)주기억 장치 관리

 

1. 기억 장소 분할 방식

2.기억 장소 할당 방법

배치 전략	설명
최조 적합(First Fit)	적재 가능한 공간 중에서 첫 번째(가장 먼저 발견) 공간에 배치하는 방식이다.
최적 적합(Best Fit)	단편화 공간이 가장 작게 발생하는 공간에 배치하는 방식이다.
최악 적합(Worst Fit)	단편화 공간이 가장 크게 발생하는 공간에 배치하는 방식이다.

 

 

2)가상 기억 장치 관리

 

1.가상 기억 장치

가상 메모리(Virtual Memory)는 보조기억장치의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것이다.

 

2.가상 기억 장치 관리 기법

 

3.페이지 교체 기법 

교체 알고리즘	설명
FIFO(First In First Out)	가장 먼저 적재된(가장 먼저 들어와서 오래된) 페이지를 먼저 교체하는 기법
LRU(Least Recently Used)	가장 오랫동안 사용되지 않았던 페이지를 먼저 교체하는 기법
LFU(Least Frequently Used)	참조된 횟수가 가장 적은 페이지를 먼저 교체하는 기법
NUR(Not Used Recently)	최근에 사용하지 않은 페이지를 먼저 교체하는 기법
OPT(OPTimal page replacement)	가장 오랫동안 사용되지 않을 페이지를 먼저 교체하는 기법 (사용도 낮은)