방송대 운영체제 1~4강 정리

 

1강. 운영체제 소개

 

- 운영체제: 컴퓨터 시스템의 자원을 관리하고 컴퓨터 프로그램이 동작하기 위한 서비스를 제공하는 프로그램들의 모습으로 대표적인 시스템 소프트웨어

 

- 커널 모드: 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU의 명령어를 사용할 수 있는 모드

- 사용자 모드: 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU의 명령어를 사용할 수 없는 모드

 

응용 프로그램은 사용자 모드에서 동작함.

-> 하드웨어에 대한 제어가 필요한 경우 시스템 호출(시스템 콜)을 통해 필요한 서비스를 운영체제에 요청해야 함

 

운영체제의 주요 구성요소: 프로세스 관리자, 메모리 관리자, 장치관리자, 파일 관리자

 

운영체제의 대표적인 유형: 일괄처리 운영체제, 시분할 운영체제, 실시간 운영체제, 분산 운영체제

 

 

---

 

2강. 프로세스와 쓰레드

 

- 프로세스: 실행 중인 프로그램을 의미. CPU, 메모리, 파일, 입출력장치 등 실행에 필요한 자원이 할당됨.

- 프로세스 제어 블록(PCB): 프로세스를 명시해 주는 다양한 내용을 포함하고 있음

=> PCB는 프로세스 메타 정보를 갖고 있다고 볼 수 있는데.. 프로세스마다 PCB가 생성됨

 

프로세스는 생성, 준비, 실행, 대기, 종료의 다섯 상태 중 하나로 존재하며, CPU의 스케줄링, 입출력 대기 등에 따라 준비, 실행, 대기 등으로 상태가 변화되며 동작한다

 

쓰레드는 프로세스에서 실행의 개념만 분리한 것으로 디스패칭의 단위이다.

 

하나의 프로세스 내에는 하나 이상의 쓰레드가 있을 수 있어, 다중 쓰레드를 생성하여 프로세스 내에서의 다중처리를 할 수 있다.

 

 

 

---

 

3강. 프로세스 스케줄링

 

프로세스의 스케줄링을 위해 상위단계, 하위단계 및 중간단계 스케줄링이 사용됨.

 

- 선점 스케줄링 정책: 실행 중인 프로세스에 인터럽트를 걸고 다른 프로세스에 CPU를 할당할 수 있는 스케줄링 방식

- 비선점 스케줄링 정책: 실행 중인 프로세스를 바로 준비상태로 바꿀  수 없는 스케줄링 방식이다.

(I/O로 인하여 실행 -> 대기  는 가능.)

 

 

- FCFS 스케줄링: 준비 큐에 도착한 순서에 따라 디스패치하는 비선점 방식의 스케줄링 알고리즘.

- SJF 스케줄링: 준비 큐에서 기다리는 프로세스 중 실행시간이 가장 짧다고 예상되는 것을 먼저 디스패치하는 비선점 방식의 스케줄링 알고리즘

- SRT 스케줄링: 준비 큐에서 기다리는 프로세스 중 남은 실행시간이 가장 짧다고 예상되는 것을 먼저 디스패치하는 선점 방식의 알고리즘

- RR 스케줄링: 프로세스가 도착한 순서대로 프로세스를 디스패치하지만 정해진 시간 할당량에 의해 실행을 제한하는 선점 방식의 스케줄링 알고리즘.

- HRN 스케줄링: 준비 큐에서 기다리는 프로세스 중 응답비율이 가장 큰 것을 먼저 디스패치하여 실행하는 비선점 방식의 스케줄링 알고리즘

- HRN 스케줄링의 응답비율: 예상실행시간이 짧을수록, 그리고 대기시간이 길수록 커짐

(응답비율은 예상 실행 시간 뿐만 아니라, 준비 큐에서 오래 기다린 프로세스를 우대해줌)

- 다단계 피드백 큐 스케줄링: 입출력 위주의 프로세스가 연산 위주의 프로세스보다 우선권을 갖도록 하는 선점 방식의 알고리즘

 

스케줄링 알고리즘에 실행시간이 짧다고 예상될 때 먼저 디스패치하는 알고리즘이 있는데, 현실적으로는 실행시간을 알기가 어렵다

 

---

 

4강. 병행 프로세스 I

 

- 병행성: 여러 개의 프로세스 또는 쓰레드가 동시에 수행되는 시스템의 특성을 의미

- 병행 프로세스 : 동시에 수행되는 여러 개의 프로세스 또는 쓰레드

 

- 병행 프로세스는 프로세스 간의 관계에 따라 독립 프로세스 또는 협력 프로세스로 구분됨.

 

- 독립 프로세스: 수행 중인 다른 프로세스에 영향을 주지도 받지도 않음. 데이터 및 상태를 다른 프로세스와 공유하지 않음

- 협력 프로세스: 수행 중인 다른 프로세스와 영향을 주고받음. 데이터 및 상태를 다른 프로세스와 공유함

- 협력 프로세스는 병행성과 관련하여 상호배제, 동기화, 통신과 관련한 다양한 문제가 발생할 수 있음.

 

 

- 임계영역: 2개 이상의 프로세스가 동시에 사용하면 안 되는 공유자원을 액세스하는 프로그램 코드 영역을 의미

- 상호배제: 2개 이상의 프로세스가 동시에 임계영역을 수행하지 못하도록 하는 것

- 동기화: 2개 이상의 프로세스에 대한 처리순서를 결정하는 것

- 세마포어: 상호배제와 동기화 문제를 해결하기 위한 정수형 공용변수로, 2개의 기본연산 P와 V에 의해서만 사용될 수 있음

 

 

 

---

 

강의: https://ucampus.knou.ac.kr/ekp/user/course/initUCRCourse.sdo?pageIndex=1&recordCountPerPage=12&searchKeyWord=%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C&searchOrderCd=A&sbjtId=KNOU1978001&cntsId=KNOU1978&epTicket=LOG

U-KNOU캠퍼스