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백엔드 개발자 장원익의 기술 블로그

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[운영체제와 System] 바이트 저장 순서 Byte Order의 Big Endian과 Little Endian 바이트 저장 순서 컴퓨터가 데이터를 메모리에 저장하기 위해서는 기본적으로 Byte 라는 단위를 사용한다. 이 Byte 를 어떻게 저장하느냐에 따라서 PC의 성능에 차이가 있을 수 있다. 이때 연속된 Byte를 저장하는 방법을 Endian 이라고 한다. 이러한 Endian 은 Little Endian 방식과 Big Endian 방식으로 나뉘게 되는데, 우선 엔디언이 무엇인지 알아보자. Endian, 엔디언 컴퓨터의 메모리와 같은 1차원 공간에서 여러 개의 연속된 데이터 대상 배열을 저장하는 방법을 바로 엔디언 이라고 한다. 이는 시스템이 데이터를 처리하는데 있어 중요한 개념과 역할을 수행하게 되는데, 특정 엔디언 기법을 통해서 Byte Order 을 지정할 수 있다. 현대의 운영체제에서는 여러 Endian.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 7. 14.
[운영체제] 17. 우선순위 스케줄링(Priority 스케줄링) 알고리즘 운영체제의 스케줄링 알고리즘을 평가하기 위해서는 다음과 같은 특성을 충분히 이해해야 한다. 프로세서 사용률 프로세서를 항상 실행상태로 유지하여 유휴 상태가 되지 않도록 한다. 처리율 단위 시간당 완료하는 작업의 수가 많도록 하여 짧은 작업을 우선 처리하거나 인터럽트 없이 처리한다 반환 시간 작업이 메모리에 들어가기 까지 걸린 시간, 준비 큐에 머무르는 시간, 실행 시간, 입출력 시간 등 작업을 완료하는데 소요된 시간 대기 시간 프로세스가 실행이 되기 전 까지 대기되는 시간을 뜻한다. 반응 시간 작업을 요청한 시간부터 반응을 시작하는 시간까지의 간격 우선순위 스케줄링 (Priority Scheduling) 우선순위 스케줄링은 다음 그림과 같이 준비 큐에 프로세스가 도착하면, 도착한 프로세스의 우선순위와 현.. 공감수 3 댓글수 1 2019. 12. 14.
[운영체제] 16. 최소작업 우선 스케줄링 (SJF 스케줄링) 알고리즘 운영체제의 스케줄링 알고리즘을 평가하기 위해서는 다음과 같은 특성을 충분히 이해해야 한다. 프로세서 사용률 프로세서를 항상 실행상태로 유지하여 유휴 상태가 되지 않도록 한다. 처리율 단위 시간당 완료하는 작업의 수가 많도록 하여 짧은 작업을 우선 처리하거나 인터럽트 없이 처리한다 반환 시간 작업이 메모리에 들어가기 까지 걸린 시간, 준비 큐에 머무르는 시간, 실행 시간, 입출력 시간 등 작업을 완료하는데 소요된 시간 대기 시간 프로세스가 실행이 되기 전 까지 대기되는 시간을 뜻한다. 반응 시간 작업을 요청한 시간부터 반응을 시작하는 시간까지의 간격 최소 작업 우선 스케줄링 (SJF 스케줄링) 최소작업 우선 스케줄링이란 각 작업의 프로세서 실행 시간을 이용하여 프로세서가 사용 가능할 때 실행 시간이 가장 .. 공감수 11 댓글수 3 2019. 12. 12.
[운영체제] 15. 선입선처리 스케줄링(FIFO 스케줄링) 알고리즘 운영체제의 스케줄링 알고리즘을 평가하기 위해서는 다음과 같은 특성을 충분히 이해해야 한다. 프로세서 사용률 프로세서를 항상 실행상태로 유지하여 유휴 상태가 되지 않도록 한다. 처리율 단위 시간당 완료하는 작업의 수가 많도록 하여 짧은 작업을 우선 처리하거나 인터럽트 없이 처리한다 반환 시간 작업이 메모리에 들어가기 까지 걸린 시간, 준비 큐에 머무르는 시간, 실행 시간, 입출력 시간 등 작업을 완료하는데 소요된 시간 대기 시간 프로세스가 실행이 되기 전 까지 대기되는 시간을 뜻한다. 반응 시간 작업을 요청한 시간부터 반응을 시작하는 시간까지의 간격 선입선처리 스케줄링 알고리즘(FIFO 스케줄링 알고리즘) 프로세서를 요청하는 순서대로 처리하는 방법 장점 스케줄링의 이해와 구현이 단순하다. 준비 큐에 있는 .. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 9.
[운영체제] 14. 프로세스 스케줄링의 이해 스케줄링의 개념 단일 처리 시스템을 사용하지 않는 이유중 한 가지는 바로 이 스케줄링과 관련이 있다. 단일 처리 시스템에서 실행 중인 프로세스가 입출력을 요청하면, 이 프로세스가 실행을 마칠 때 까지는 사용하던 자원을 대기해야 하므로 효율이 많이 낮아진다. 하지만 다중 처리 시스템에서는 여러 프로세스를 동시에 메모리에 올려놓고 실행 중인 프로세스가 입출력을 요청하면, 운영체제가 실행중인 프로세서를 회수하여 다른 프로세스에게 할당한다. 장점 프로세서 이용율을 높일 수 있다. 프로세서 처리율이 증가한다. 프로세스 스케줄링의 목적 자원 할당의 공정성 단위시간당 처리량 극대화 예측 가능성 보장 적절한 반환시간 보장 오버헤드 최소화 자원 사용의 균형 유지 실행 대기 시간 방지 우선순위 와 같은 목적을 위해 운영체.. 공감수 3 댓글수 0 2019. 12. 9.
[운영체제] 13. 교착상태의 해결 방법(예방, 회피, 회복) 교착상태의 해결 방법 교착상태 문제를 해결하는 방법에는 크게 세 가지가 있다. 교착상태가 발생하지 않도록 예방하는 방법 교착상태의 발생 가능성을 인지하고 이를 적절히 회피하는 방법 교착 상태를 허용하지만 교착 상태를 탐지하여 다시 회복하는 방법 교착상태 예방 앞에서 말 한 교착상태 네 가지 조건을 아예 발생하지 않도록하여 교착상태를 예방한다. 자원의 상호배제 조건 방지 상호배제는 자원의 비공유가 전제되어야 한다. 공유자원은 배타적 접근이 필요 없어서 교착상태가 발생하지 않는다. 점유와 대기 조건 방지 점유와 대기조건이 발생하지 않으려면, 프로세스가 작업을 수행하기 전에 필요한 자원을 모두 요청하고 획득해야 한다. 이를 최대 자원 할당이라고 하는데 이는 자원 효율성이 낮고 기아 상태를 발생할 수 있다는 단.. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 9.
[운영체제] 12. 교착상태의 개념과 발생 원인 교착상태의 개념 다중 프로그래밍 시스템에서 프로세스가 결코 일어나지 않을 사건을 기다리는 상태가 되면 Deadlock, 교착상태에 빠졌다고 한다. 프로세스 한 개 이상이 교착상태에 빠지면 프로그램이 정지되어 더 이상 작업 수행을 하지 못하게 되며, 다른 작업에도 영향을 주게되어 무한 대기나 기아 상태보다 더 심각한 문제를 일으킨다. 위의 그림을 간략하게 상태로 나타내면 프로세스 A가 스케너 사용 권한 획득 스케너는 프로세스 A 에게만 권한을 할당하였고 A가 할당 해제하기 전 까지는 스케너 사용 불가 프로세스 A는 CD에게 사용 권한 요청 CD에게 사용 권한을 요청하지만 CD는 다른 프로세스에게 주도권을 넘겼고 다른 프로세스가 CD를 할당 해제하기 전 까지 사용 불가 프로세스 B가 CD 사용 권한 획득 c.. 공감수 1 댓글수 0 2019. 12. 9.
[운영체제] 11. 상호배제와 동기화 상호배제와 동기화 상호배제의 개념 상호배제는 병행 프로세스에서 프로세스 하나가 공유자원을 사용할 때 다른 프로세스들이 동일한 일을 수행할 수 없도록하는 방법이다. 동기화 공유 자원에 있는 데이터에 접근하는 다른 프로세스를 프로세스 하나가 접근하지 못하게 실행을 제어하는 방법 교착 상태, 기아 상태 동기화로 상호배제는 보장할 수 있으나 두 개 이상의 작업이 서로 상대방의 작업이 끝나기 만을 기다리고 있기 때문에 결과적으로 아무것도 완료되지 못하는 상태인 교착 상태를 보장할 수는 없다. 상호 배제의 구체적 예시 프로세스 p1 : 프로세스 1 프로세스 p2 : 프로세스 2 임계 자원 : 두 프로세스가 동시에 사용할 수 없는 자원 임게 영역 : 임계 자원에 접근하고 실행하는 프로그램 코드 부분 p1이 임계 영역.. 공감수 1 댓글수 0 2019. 12. 9.
[운영체제] 10. 병행 프로세스 병행 프로세스 병행 프로세스의 개념 병행 프로세스 : 프로세스는 한 번에 한 가지 일만 수행할 수 있지만 _운영체제_가 프로세서를 빠르게 전환하여 프로세서의 시간을 나눠서 마치 여러 프로세스를 동시에 실행하는 것처럼 보이게 하는 것++을 뜻한다. 병행 프로세스는 단일 처리에어 서로 독립적으로 작업을 수행하는 독립 프로세스, 그리고 다른 프로세스와 협력하여 특정 기능을 수행하는 협력 프로세스로 나뉘게 된다. 독립 프로세스 단일 처리 시스템에서 수행하는 병행 프로세스 방식으로 다른 프로세스에는 영향을 주고 받지 않으면서 독립적으로 실행된다. 단일 프로그래밍 다중 프로그래밍 다중 처리 협력 프로세스 협력 프로세스는 다른 프로세스와 영향을 주고 받으며 상호작용으로 특정 기능을 수행하는 비동기적 프로세스 이다. .. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 9.
[운영체제] 9. 스레드의 구현 스레드의 구현 스레드는 운영체제에 따라 다양하게 구현될 수 있는데, 주로 세 가지 형태로 구분된다. 1. 사용자 수준 스레드 스레드 라이브러리를 이용하여 작동하는 형태 다대일 (n:1) 매핑 2. 커널 수준 스레드 커널(운영체제)에서 지원하는 형태 일대일 (1:1) 매핑 3. 혼합형 스레드 사용자 수준 스레드 + 커널 수준 스레드의 형태 다대다 (n:n) 매핑 1. 사용자 수준 스레드 사용자 수준 스레드는 사용자 영역의 스레드 라이브러리로 구현하고, 스레드와 관련된 모든 행위를 사용자 영역에서 하므로 커널이 스레드의 존재를 모른다. 여기서 스레드 라이브러리는 스레드의 생성과 종료, 스레드간 메시지 전달, 스레드의 스케쥴링등을 보관한다. ex) Phtread, Win32 Thread, Java Thread.. 공감수 1 댓글수 1 2019. 12. 9.
[운영체제] 8. 스레드의 개념과 상태 변화 스레드의 개념과 상태 변화 스레드의 개념 프로세스에는 두 가지 특성이 존재한다 자원, 제어. 이 중 제어 부분만 분리한 실행 단위를 스레드(Thread)라고 한다. 프로세스는 실행중인 프로그램 객체 자체를 의미하는 것이고 스레드는 이 실행의 흐름을 이야기 한다. 스레드는 프로세스의 직접 실행 정보를 제외하고 나머지 프로세스 관리 정보를 공유한다. 프로세스 직접 실행 정보: PC, SP, 스택, 지역 데이터, 문맥 정보 독립적 소유 각기 다른 프로시저를 호출하고 다른 실행을 기록하기 때문에 별도의 공간 필요 프로세스 관리 정보: 코드, 전역 데이터, 힙 공유 스레드들이 동시에 코드의 동일한 부분을 실행할 수 있어야 하므로 공유된 공간 필요 경량 프로세스 LWP,Light_Weight_Process 스레드 .. 공감수 1 댓글수 0 2019. 12. 9.
[운영체제] 7. 프로세스의 관리 프로세스의 관리 프로세스의 구조 운영체제에서는 다양한 프로세스 관련 작업을 수행하는데 이를 알기 전에 먼저 프로세스의 구조를 알아야 한다. 프로세스는 실행중에 프로세스 생성 시스템 호출을 통해 새로운 프로세스를 생성할 수 있다. 이 때 프로세스 생성 순서를 통해 부모-자식 관계가 형성되는데 이를 유지하며 프로세스를 계층적으로 생성한다. 프로세스의 생성 1:새로운 프로세스에 프로세스 식별자 할당 2: 프로세스의 모든 구성 요소를 포함할 수 있는 주소공간과 PCB 공간 할당. 3: PCB 초기화. (프로세스 상태, PC 초기화, 자원 요청, 프로세스 제어 정보) 4: 해당 큐에 삽입 fork 명령어로 새로운 프로세스를 생성 프로세스의 종료 프로세스가 마지막 명령을 실행하면 운영체제에 인터럽트 신호를 발생시켜.. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 7.
[운영체제] 6. 프로세스의 개념과 상태 변화 프로세스의 개념과 상태 변화 프로세스의 개념 여러 프로그램을 메모리에 적재하여 병행 실행할 수 있는 다중 프로그래밍 환경 에서 병행 실행하는 프로그램들은 컴퓨터 자원을 공유하는데 이 자원을 제어하는 방법이 바로 프로세스이다. 프로세스와 관련된 용어는 실행 중인 프로그램 비동기적 행위 asynchronous 실행 중인 프로시져 실행 중인 프로시저의 제어 추적 운영체제에 들어있는 프로세서 제어 블록 ^PCB^ 이 중 가장 일반적으로 쓰이는 프로세스의 정의는 실행중인 프로그램이다. 프로세스는 프로그램이 실행되면 (점유 시간, 메모리, 파일, 입출력장치)등 자원이 필요한데 프로세스는 이 자원을 할당한다. 추가적으로 PC나 레지스터의 내용(프로세서의 현재 활동)도 포함된다. 프로그램은 컴파일한 코드와 여러 변수들.. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 7.
[운영체제] 5. 운영체제의 구조 운영체제의 구조 하드웨어의 기능과 기종이 다양해지고 다양한 목적으로 쓰이는 운영체제로 인해 그 기능은 복잡해지고 테스트, 설계, 구현, 유지 보수등 다양한 면에서 쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 운영체제를 설계하는 다양한 방법을 소개한다. 단일 구조 운영체제 단일 구조 운영체제는 초기에 생겨난 가장 보편적인 형태로 운영체제의 모든 기능을 커널과 동일한 메모리 공간에 적재를 한 뒤 system call을 통해서 사용할 수 있다. 작고 간단하면서 기능이 제한된 구조로 도스가 예로 있다. 커널에는 퍼일 시스템, 프로세서 스케쥴링, 메모리 관리등이 포함되며, 시스템 호출을 하여 또 다른 운영체제 기능을 제공한다. 장점 이러한 단일 구조 운영체제는 대부분의 기능을 커널에 그룹화 해서 구현하므로, 직접 통신하여 시.. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 7.
[운영체제] 4. 운영체제의 서비스 운영체제의 서비스 부팅 서비스 운영체제를 메인 메모리에 적재시키는 과정을 부팅booting 또는 부트스트래핑bootstraping 이라고 한다. 부트 로더boot-loader는 bootstrap-loader의 줄인말로, ROM에 있는 운영체제 프로그램을 메인 메모리에 적재시키는 역할을 수행하는 소규모 프로그램이다. 메모리를 효율적으로 사용하기 위해 우리는 초기화를 하는데 초기화의 목적에는 시스템 장치 초기화 시간 설정 명령어 해석기 적재와 준비 등의 이유로 초기화를 한다. 사용자 서비스 사용자와 운영체제 사이에 프로그래밍을 쉽게 수행할 수 있도록 운영체제는 다음과 같은 기능을 제공한다. 사용자 인터페이스 제공 운영체제의 기능중 많은 부분이 컴퓨터 화면에 나타나지 않는다. 우리는 그저 사용자 인터페이스만 .. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 7.
[운영체제] 3. 운영체제의 기능 운영체제의 기능 자원 관리 프로세스, 메모리, 장치, 파일등 구성요소를 관리한다. 그리고 자원 관리 안에는 메모리 관리, 프로세스 관리, 주변장치(입출력 관리) 관리, 파일(데이터)관리 등이 있다. 메모리 관리 프로그램을 절대주소로 매핑하여 메인 메모리에 저장 메모리의 어느 부분을 사용하고, 누가 사용하는지 점검 메모리에 저장할 프로세서스 결정 메모리를 할당하고 회수하는 방법 결정 프로세스 관리 프로세스와 스레드를 스케쥴링 사용자 프로세스와 시스템 프로세스를 생성하고 제거 프로세스를 중지하고 재수행 프로세스 동기화 방법 제공 프로세스 통신 방법 제공 교착 상태를 방지하는 방법 제공 주변장치(입출력장치) 관리 임시 저장(Buffer-Caching) 시스템 기능 제공. 일반 장치용 드라이버 인터페이스 제공 .. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 7.
[운영체제] 2. 컴퓨터 시스템의 동작 컴퓨터 시스템의 동작 컴퓨터 시스템으로 작업을 처리할 때는 다음과 같은 순서로 이루어지는데 입력장치로 정보를 입력받아 메모리에 저장 메모리에 저장한 정보를 프로그램 제어에 따라 인출 후 연산장치에서 처리 처리한 정보를 출력 또는 보조기억장치에 저장 입력장치로부터 유입되는 정보는 데이터와 명령어로 분류된다. 명령어 : 실행할 산술, 논리 연산의 동작을 명시하는 문장으로 명령어의 집합은 프로그램이 된다. 명령어의 구조 명령어는 프로세서가 실행할 연산인 연산 부호와 명령어가 처리할 데이터, 데이터를 저장한 레지스터나 메모리 주소인 피연산자로 구분된다. 명연산 부호 (Operation Code): 연산을 지정하며 산술연산, 논리연산, 시프트, 보수 등을 수행 피연산자 (Operand): 연산할 데이터의 정보를 .. 공감수 0 댓글수 0 2019. 12. 7.
[운영체제] 1. 컴퓨터 하드웨어의 구성 컴퓨터 하드웨어의 구성 컴퓨터 시스템은 물리적 장치인 하드웨어와 명령어로 어떤 작업을 지시할 수 있게 작성한 프로그램인 소프트웨어로 구성된다. 하드웨어는 크게 프로세서(CPU) 메모리(RAM) 주변장치로 이루어져 있고 이들은 시스템 버스로 연결된다. 프로세서 프로세서는 하드웨어에 부착된 모든 장치의 동작을 제어하고 명령을 실행한다. 보통 CPU라고 부르기도 하지만 소프트웨어적 느낌이 강한 프로세서를 주로 이야기할 것이다. 프로세서에서는 크게 레지스터 연산장치 제어 장치로 구분되며 이들은 또한내부 버스로 연결된다. 레지스터 레지스터는 여러 관점으로 구분할 수 있는데 용도에 따라 전용 레지스터 와 범용 레지스터로 구분되며 사용 용도에 따라 사용자 가시 레지스터(user-visible) 사용자 불가시 레지스터.. 공감수 2 댓글수 0 2019. 12. 7.

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