두 번째 뇌

[Chapter-02] IT 기술면접대비 & 개발자 면접 질문 - 운영체제 본문

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[Chapter-02] IT 기술면접대비 & 개발자 면접 질문 - 운영체제

현파랑 2021. 5. 21. 13:16

운영체제

목차

 

RAM 과 ROM 에 대해 알려주세요.

RAM (Random Access Memory) 의 개요

  • 임의 액세스 방식이며 반도체 집적회로 기억장치(Semiconductor IC Memory)이다.
  • 데이터 읽기와 쓰기가 모두 가능하나 휘발성(Volatile, 전원 공급이 중단되면 내용이 지워짐)이다.
  • 제조 기술에 따른 분류
    • DRAM(Dynamic RAM)
      • 축전기(Capacitor)에 전하(Charge)를 충전하는 방식으로 데이터를 저장하는 기억 소자들(Memory Cells)로 구성되어 집적 밀도가 높음
      • 데이터 저장 상태를 유지하기 위해 주기적인 재충전(Refresh)가 필요
      • 같은 용량의 SRAM보다 가격이 저렴
      • 용량이 큰 주기억장치로 사용
    • SRAM(Static RAM)
      • 기억 소자로서 플립-플랍(Flip-Flop)를 이용하여 집적 밀도가 낮음
      • 전력이 공급되는 동안에는 재충전 없이도 데이터 유지 가능
      • DRAM 보다 처리 속도가 빠름
      • 높은 속도가 필요한 캐쉬 기억장치로 사용

 

ROM (Read Only Memory) 의 개요

  • 영구 저장이 가능한 반도체 기억장치로 읽는 것만 가능하며 쓰는 것은 불가능하다.
  • 사용처
    • 시스템 초기화 및 진단 프로그램(ex. PC의 BIOS)
    • 자주 사용되는 함수들의 서브루틴
    • 제어 유닛의 마이크로프로그램
  • 사용 방법에 따른 분류
    • PROM(Programmable ROM) : 사용자가 한 번 쓰는 것이 가능하다.
    • EPROM(Erasable Programmable ROM) : 자외선을 이용하여 내용을 지우는 것이 가능한 PROM 으로 여러 번 쓸 수 있다.
    • EEPROM(Electrically Erasable PROM) : 전기적으로 데이터를 지울 수 있다.
    • 플래쉬 기억장치(Flash Memory)
      • 블록 단위로 지우는 것이 가능하며 기존 EEPROM에 비해 삭제 시간이 빠르고 집적 밀도가 높다.

 

 

Process 와 Thread 의 차이점을 알려주세요.

Process 의 개요

컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램

- 메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스(독립적인 개체) - 운영체제로부터 시스템 자원을 할당받는 작업의 단위 - 동적인 개념으로는 실행된 프로그램을 의미

  • 특징
    • 프로세스는 각각 독립된 메모리 영역(Code, Data, Stack, Heap의 구조)을 할당받는다.
    • 기본적으로 프로세스당 최소 1개의 스레드(메인 스레드)를 가지고 있다.
    • 각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없다.
    • 한 프로세스가 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신(IPC, inter-process communication)을 사용해야 한다.
      • 파이프, 파일, 소켓 등을 이용한 통신 방법 등

 

Thread 의 개요

프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위

- 프로세스의 특정한 수행 경로 - 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위

  • 특징
    • 스레드는 프로세스 내에서 각각 Stack만 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
    • 스레드는 한 프로세스 내에서 동작되는 여러 실행의 흐름으로, 프로세스 내의 주소 공간이나 자원들(힙 공간 등)을 같은 프로세스 내에 스레드끼리 공유하면서 실행된다.
    • 같은 프로세스 안에 있는 여러 스레드들은 같은 힙 공간을 공유한다. 반면에 프로세스는 다른 프로세스의 메모리에 직접 접근할 수 없다.
    • 각각의 스레드는 별도의 레지스터와 스택을 갖고 있지만, 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있다.
    • 한 스레드가 프로세스 자원을 변경하면, 다른 이웃 스레드(sibling thread)도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.

 

 

Multi-Process 와 Multi-Thread 에 대해 알려주세요.

Multi-Process 의 개요

하나의 응용프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 하나의 작업(태스크)을 처리

  • 장점
    • 자식 프로세스 중 하나에 문제가 발생하면 해당 프로세스를 제외하고 영향이 확산되지 않는다.
  • 단점
    • Context Switching 에서의 오버헤드
      • Context Switching 과정에서 캐쉬 메모리 초기화 등 무거운 작업이 진행되고 많은 시간이 소모되는 등의 오버헤드가 발생하게 된다.
      • 프로세스는 각각의 독립된 메모리 영역을 할당받았기 때문에 프로세스 사이에서 공유하는 메모리가 없어, Context Switching 가 발생하면 캐쉬에 있는 모든 데이터를 모두 리셋하고 다시 캐쉬 정보를 불러와야 한다.
    • 프로세스 사이의 어렵고 복잡한 통신 기법(IPC)
      • 프로세스는 각각의 독립된 메모리 영역을 할당받았기 때문에 하나의 프로그램에 속하는 프로세스들 사이의 변수를 공유할 수 없다.

Multi-Thread 의 개요

하나의 프로그램에서 둘 이상의 프로세스가 필요할 때 사용

  • 장점
    • 시스템 자원 소모 감소 (자원의 효율성 증대)
      • 프로세스를 생성하여 자원을 할당하는 시스템 콜이 줄어들어 자원을 효율적으로 관리할 수 있다.
    • 시스템 처리량 증가 (처리 비용 감소)
      • 스레드 간 데이터를 주고 받는 것이 간단해지고 시스템 자원 소모가 줄어들게 된다.
      • 스레드 사이의 작업량이 작아 Context Switching이 빠르다.
    • 간단한 통신 방법으로 인한 프로그램 응답 시간 단축
      • 스레드는 프로세스 내의 Stack 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 통신의 부담이 적다.
  • 단점
    • 주의 깊은 설계가 필요하며 디버깅이 까다롭다.
    • 단일 프로세스 시스템의 경우 효과를 기대하기 어렵다.
    • 다른 프로세스에서 스레드를 제어할 수 없다(프로세스 밖에서 스레드 각각을 제어할 수 없음).
    • 멀티 스레드의 경우 자원 공유의 문제가 발생한다(동기화 문제).
    • 하나의 스레드에 문제가 발생하면 전체 프로세스가 영향을 받는다.

 

 

User Thread 와 Kernel Thread 의 차이점은 무엇인가요?

Thread-Package Architectures 의 종류

  • User-level Thread
  • Kernel-level Thread
  • Multiplexed Thread
  • Kernel-supported User-level Thread

 

User-level Thread 의 개요

  • User-Level Thread 는 응용 프로그램과 Link/Load 가 되는 라이브러리로 구현 되어진다.
    • 해당 라이브러리에 동기화, 스케줄링 기능이 모두 담겨 있음
  • 커널에서는 아무런 지원을 해주지 않으며, 커널이 보기에는 단지 그냥 Single process이다.
  • 프로세스마다 런타임 라이브러리의 Copy 가 호출되므로 스케줄링 정책을 프로세스마다 달리 취할 수 있으며, 각 Thread 마다 time quantum 을 소모할 필요 없고, 런타임 라이브러리가 context 를 유지하기때문에 switching 을 할 필요가 없다.
    • 그래서 User-Level Thread는 빠르고, 매우 효율적이다. 그러나 장애가 꽤 있다.
  • 문제점
    • BLocking System Calls
      • BLocking function 이란 처리가 완료되지 않으면 return 되지 않는 함수인데, 만약 특정 Thread 에서 BLocking 이 되어 버리면, 전체 process가 BLocking 이 되어린다. 이런 이유로 운영체제가 제공하는 non-bLocking 함수들만 사용해야 하며, 사용 빈도가 높은 함수(read,select,wait,...)들은 해당 함수의 non-bLocking 버젼으로 대체해야할 필요가 있다.
    • Shared System Resources
      • 동기화나 Locking 없이 Thread 끼리 공유하는 변수(드러나지 않고 감춰져 있는 경우)가 있을때, 그 Thread 가 thread-safe 하지 않으면 Overwrite 되는 문제가 생길 수 있다. 이 이유로 User-Level, Kernel-Level 함수까지 모두 재진입이 가능해야한다.
    • signal Handling, Thread Scheduling
      • User-Level 에서 이것을 구현하기란 상당히 어렵다. Timeslice 를 다루기 위해 Hardware CLock 인터럽트를 보통의 방법으로는 받지 못한다. 선점형(Preemptive) 스케줄링을 하기 위해서는 커널로 부터 Time Siganl 을 받는 함수를 등록해두어야 하며, Timer Alarm Siganl 을 다루는것은 다른 시그널을 다루는 것보다 아주 어럽다.
    • Multiprocess Utilization
      • 하나의 프로세스에서 Time 을 공유하고 있기때문에 여러개의 CPU 를 동시에 사용할 수는 없다.
    • 구현상의 어려움과 복잡성 그리고, 몇가지 장애에도 불구하고, 정확성(concurrency)과 효율성(efficiency) 이 있다.

 

Kernel-level Thread 의 개요

  • Kernel-level에 있는 Thread 는 독립적으로 스케줄되므로 특정 Thread 에서의 BLocking 이 process 로 전파되지 않는다.
    • 그래서 BLocking System Calls 를 이용할수 있으며 각 Thread 끼리 Signal 을 주고 받을 수 있다.
  • Kernel-level Thread 는 특별히 고려할만한 장애를 가지고 있지는 않다. 물론 마찬가지로 Thread-Safe해야 하지만, OS 개발자들은 대개의 표준 라이브러리를 Thread-Safe하게(재진입해도 문제없겠끔) 만들기에 User-level Thread보다 문제가 적다.
  • 문제점
    • Kernel-level Thread 는 안정성에 비해서 너무 느리다.
      • Thread Context-Switch 때문에 약 10배정도 느리다고 한다.

 

Multiplexed Thread 의 개요

  • User-level Thread와 Kernel-level Thread를 섞은 방법이다.
  • User-level thread(줄여서 Thread)는 LWP(가벼워진 프로세스, Lightweight Processes)에 의해 multiplex 된다.
    • 커널은 LWP를 스케줄링/실행하고, LWP는 대기중인 thread를 골라서 실행한다.
    • thread는 하나의 LWP에서 실행이 되어지며, Time slice가 바뀔때 LWP도 바뀌어질 수 있다.
    • 프로그래머는 thread를 사용할 수도 있고, LWP를 직접 사용할수 있고, 둘 모두를 동시에 사용할 수도 있다.
  • User-level Thread처럼 작동하면서 Hardware Parallelism과 BLocking calls에 대처할 수 있으며, Context-Switch을 많이 하지 않는다.
  • 문제점
    • LWP가 BLocking이 되면 이 LWP가 가진 몇개의 Thread도 동시에 BLocking이 된다.
    • LWP의 Context-Switch 비용은 Kernel-level threas보다 비싸다.
    • 다중 CPU에서 효율적일려면 각 Thread는 각각 다른 LWP에 할당되야 한다.
      • 각 Thread의 LWP 할당과 LWP의 CPU 할당은 별개로서 이루어지기 때문에, 각 Thread가 서로다른 CPU에 할당되려면 매커니즘이 필요하다.
  • 이러한 이유로 LWP에 의한 multiplexed Thread는 궁극의 해결책은 못 되지만 Kernel-level Thread의 결정적인 단점인 Thread Context-Switch를 user-level threds만큼 빠르게만 한다면 모든 장애는 해결된다.

 

Scheduler Activation(kernel-supported user-level Thread) 의 개요

  • User-level Thread들을 위한 특별한 지원을 kernel이 해준다.
    • Scheduler Activation이라 하며 User-level Thread 라이브러리는 커널에게 프로세스를 요구할때와 양도할때를 알려준다.
    • 커널의 Scheduler Activation은 이것을 커널에 의한 프로세스 주소 공간으로 할당된 Virtual Processor로 표현한다.
    • 여기서는 스케줄링과 BLocking 감지가 이루어지며, Granted processor, Preemptive thread, BLocked, UnbLocked등등의 Event를 User-level의 런타임 시스템에게 알려준다.
  • 문제점
    • 커널과 라이브러리 코드가 효율적인 교신을 위해 같은 주소 공간을 공유하기 때문에 예외적으로 높은 신뢰를 가지고 있어야 하며 bug-free이어야한다.
      • 이 방법은 개념적으로 비정상적인 작동(의도적인 비정상적 작동 포함)과 버그에 대해서 강건함(robust)을 가지지 못한다.

 

 

Context-Switching 이 무엇인지 설명해주세요.

CPU에서 여러 프로세스를 돌아가면서 작업을 처리하는 과정이다.

  • 동작 중인 프로세스가 대기를 하면서 해당 프로세스의 상태(Context)를 보관, 대기하던 다음 프로세스가 동작하면서 이전에 보관한 프로세스의 상태를 복구하는 작업을 말한다.

 

 

DeadLock 에 대해 알려주세요.

교착 상태. 운영체제 혹은 소프트웨어의 잘못된 자원 관리로 인하여 둘 이상의 프로세스(심하면 운영체제 자체도 포함)가 함께 멈추어 버리는 현상이다.

  • 발생조건
    • 상호 배제 (Mutual exclusion)
      • 프로그램이 자원을 점유하는 데 있어서 배타적이다. 즉 자원 자체를 동시에 쓸 수 없는 경우
    • 점유 상태로 대기 (Hold and wait)
      • 자원을 붙잡은 상태에서 다른 자원을 기다리고 경우
    • 선점 불가 (No preemption)
      • 다른 프로세스가 자원을 뺏어올 방법이 없는 경우
    • 순환성 대기 (Circular wait)
      • 대기가 꼬리를 물고 사이클이 되어 자기 순서로 돌아와도 기다리는 경우

 

 

Mutex 와 Semaphore, Monitor 의 차이점을 알려주세요.

교착 상태를 해결하기 위한 방법

Mutex

일종의 Locking 매커니즘으로 Lock 을 가지고 있을 경우에만 공유 데이터에 접근이 가능하다.

  • Lock에 대한 소유권이 있어 Lock 을 획득한 사람만 반납할 수 있다.

 

Semaphore

동시에 리소스에 접근할 수 있는 '허용 가능한 Counter의 갯수'를 가지고 있는 Counter

  • Counter가 1개의 경우 Binary, 2개 이상의 경우 Counting Semaphore라고 부른다.
  • Binary Semaphore의 경우 개념적으로 Mutex 와 같다

 

Monitor

Mutex(Lock)와 Condition Variables(Queue라고도 함)을 가지고 있는 Synchronization 메카니즘

  • 공유자원에 안전하게 접근하기 위해 Mutual Exclusion가 랩핑된 Thread-Safe한 클래스, 객체, 모듈들을 의미하기도 함

 

 

Memory Hierarchy 에 대해 알려주세요.

CPU가 메모리에 더 빨리 접근하기 위해 필요에 따라 나눈 메모리 계층 구조(Memory hierarchy)

  • 레지스터와 캐시는 CPU 내부에 존재한다.
    • 당연히 CPU는 아주 빠르게 접근할 수 있다.
  • 메모리는 CPU 외부에 존재한다.
    • 레지스터와 캐시보다 더 느리게 접근 할 수 밖에 없다.
  • 하드 디스크는 CPU가 직접 접근할 방법조차 없다.
    • CPU는 하드 디스크의 데이터를 메모리로 이동시키고, 메모리에서 접근해야 하므로 아주 느린 접근 밖에 불가능하다.

 

 

메모리 관리 전략에 대해 알려주세요.

  • 메모리는 CPU 가 직접 접근하는 유일한 저장장치로 메모리 시스템(하드웨어)은 주소(메모리 위치)를 관리하며 할당과 접근을 제어한다.
  • 이는 제한된 물리적 메모리의 효율적인 사용(할당)과 효율적인 메모리 참조(논리-물리주소 할당)를 위함이다.
  • 종류
    • Swapping (스와핑)
      • CPU에서 실행 중이지 않은 프로세스의 메모리 이미지를 저장장치에 이동 (메모리 사용의 효율성 증가)
    • Contiguous Memory Allocation (연속 메모리 할당)
      • 각 프로세스가 필요로 하는 메모리 요구량을 분석해서 필요한 메모리를 연속으로 메모리에 할당(연속된 물리 메모리이므로 시작 주소만 알면 됨)
    • Paging (페이징)
      • 프로세스가 사용하는 주소 공간을 여러 개로 분할하여 비연속적인 물리 메모리 공간에 할당, 가상 메모리를 모두 같은 크기의 블록으로 편성
    • Segmentation (세그멘테이션)
      • 프로세스가 필요로 하는 메모리 공간을 분할하여 비연속적인 물리 메모리 공간에 할당

 

 

메모리 할당 알고리즘에 대해 알려주세요.

새로 적재되어야 할 데이터를 주기억장치 영역 중 어느 곳에 배치할지를 결정하는 전략

  • 페이지, 세그먼트 따위가 적재될 위치를 결정하는 정책이다.
  • 종류
    • First-fit (최초 적합)
      • 가용공간 중 수용가능한 첫번째 기억공간을 할당하는 방법
    • Best-fit (최적 적합)
      • 모든 공간 중에서 수용가능한 가장 작은 곳을 선택
    • Worst-fit (최악 적합)
      • 모든 공간 중에서 수용가능한 가장 큰 곳을 선택
  • 성능
    • 공간효율성 : BF > FF ≫ WF
    • 시간효율성 : FF > BF ≒ WF

 

 

페이지 교체 알고리즘에 대해 알려주세요.

페이지 부재 발생 시 새로운 페이지를 할당하기 위해 현재 할당된 페이지 중 어느 것과 교체할 지를 결정하는 전략이다.

  • 종류
    • FIFO : First-In, First-Out. 메모리에 올라온 지 가장 오래된 페이지를 교체
    • 최적 페이지 교체 : Optimal Page Replace. 이론상 최적 알고리즘
    • NRU 페이지 교체 : Not-Recently-Used. 최근 미사용 페이지 교체
    • LRU 페이지 교체 : Least-Recently-Used. 가장 오래 사용되지 않은 페이지 교체
    • LFU 페이지 교체 : Least-Frequently-Used. 참조 횟수가 가장 작은 페이지를 교체
    • MFU 페이지 교체 : Most-Frequently-Used. 참조 횟수가 가장 많은 페이지를 교체
    • 랜덤 페이지 교체(잘 사용되지 않음)
    • 2차 기회 : Second Chance. FIFO의 변형판(잘 사용되지 않음)
    • 클럭(잘 사용되지 않음)
    • 에이징(잘 사용되지 않음)
    • 참조 비트 없는 하드웨어 기법(잘 사용되지 않음)

 

 

Fragmentation 란 무엇인가요?

Fragmentation (메모리 단편화)의 개요

RAM에서 메모리의 공간이 작은 조각으로 나뉘어져 사용가능한 메모리가 충분히 존재하지만 할당(사용)이 불가능한 상태를 일컫는다.

  • 내부 단편화와 외부 단편화로 구분된다.

 

내부 단편화 (Internal Fragmentation)

메모리를 할당할 때 프로세스가 필요한 양보다 더 큰 메모리가 할당되어서 프로세스에서 사용하는 메모리 공간이 낭비 되는 상황을 내부 단편화라고 한다.

 

외부 단편화 (External Fragmentation)

메모리가 할당되고 해제되는 작업이 반복될 때 작은 메모리가 중간중간 존재하게 된다.

  • 이 때 중간중간에 생긴 사용하지 않는 메모리가 많이 존재해서 총 메모리 공간은 충분하지만 실제로 할당할 수 없는 상황을 외부 단편화라고 한다.

 

 

Paging 과 Segmentation 의 차이점에 대해 알려주세요.

Paging 의 개요

사용하지 않는 프레임을 페이지에 옮기고, 필요한 메모리를 페이지 단위로 프레임에 옮기는 기법이다.

  • 페이징 기법을 사용하면 연속적이지 않은 공간도 활용할 수 있기 때문에 외부 단편화 문제를 해결할 수 있다.
  • 페이지 단위를 작게하면 내부 단편화 문제도 해결할 수 있겠지만 대신 page mapping 과정이 많아지므로 오히려 효율이 떨어질 수 있다.

 

Segmentation 의 개요

세그먼트들의 크기가 다르기 때문에 미리 분할해 둘 수 없고 메모리에 적재될 때 빈 공간을 찾아 할당하는 기법이다.

  • 페이징 기법은 가상메모리를 같은 크기의 단위로 분할했지만 세그멘테이션 기법은 가상메모리를 서로 크기가 다른 논리적 단위인 세그먼트로 분할해서 메모리를 할당하여 실제 메모리 주소로 변환한다.
  • 프로세스가 필요한 메모리 만큼 할당해주기 때문에 내부단편화는 일어나지 않으나 여전히 중간에 프로세스가 메모리를 해제하면 생기는 구멍, 즉 외부 단편화 문제는 여전히 존재한다.

 

 

CISC, RISC 의 차이점을 알려주세요.

들어가기 전에, Instruction Set 란?

Computer Hardware가 직접 해독 / 실행이 가능한 명령어 집합

  • 설계 목표 : 효율적인 Implementation 을 통해 속도 최적화
    • Instruction Field 의 효율적 사용

 

CISC (Complex Instruction Set Computer)

모든 고급언어 문장들에 대해 각각 기계 명령어가 대응되도록 하는것

  • 장점
    • 컴파일러 작성이 쉽다.
    • 복잡한 명령도 마이크로코드(microcode)이므로 실행효율이 좋다.
    • 호환성이 좋다.
  • 단점
    • 하나의 명령어가 복잡하여 해석(디코딩)에 시간이 오래걸리며, 해석에 필요한 회로가 복잡하다.
    • 적은 수의 일부 명령어만 주로 쓰인다.
    • 명령어의 길이가 달라서 동시의 여러개의 명령처리는 어렵다.

 

RISC (Reduced Instruction Set Computer)

CISC의 많은 명령어중 주로 쓰이는 것만을 추려서 하드웨어로 구현하는 것

  • 장점
    • 각 명령어가 한 클럭에 실행되도록 고정되어, 파이프라인 성능에 최적화 됨
    • 고정된 명령어이기 때문에 해석 속도가 빠르며, 여러개의 명령어를 처리할 수 있다.
  • 단점
    • 컴파일러의 최적화 과정이 복잡해진다.
    • 명령길이가 고정되어 있기 때문에 코드 효율이 낮다.

 

 

CPU Scheduling 에 대해 알려주세요.

CPU 스케줄링의 개요

다중 프로그래밍을 가능하게 하는 운영 체제의 동작 기법이다.

  • 운영 체제는 자원 배정을 통해 시스템의 성능을 개선하며 장기, 중기, 단기 스케줄링이 있다.

스케줄링 단계

  • 1단계 스케줄링
    • 작업 스케줄링(Job scheduling). 어느 작업부터 시스템 내의 자원들을 실제로 사용할 수 있도록 할지를 결정한다. 승인 스케줄링(Admission scheduling)이라고도 한다.
  • 2단계 스케줄링
    • 어느 프로세스부터 CPU를 차지할 수 있게 할지를 결정한다. 프로세스들을 보류시키고 다시 활성화시키는 기법을 사용하여 시스템에 대한 단기적인 부하를 조절한다.
    • 작업 승인(1단계)와 CPU 배당(3단계) 사이의 완충 작용을 한다.
  • 3단계 스케줄링
    • CPU가 사용 가능한 경우 어느 프로세스에게 배당할지를 결정한다.

 

결정 시점

프로세스의 상태 변화가 있을 때로 아래와 같다.

  1. 수행 → 대기
  2. 수행 → 준비
  3. 대기 → 준비
  4. 수행 → 종료

 

비선점형(Non-preemptive Scheduling) 프로세스 알고리즘

  • 어떤 프로세스가 CPU를 할당 받으면 그 프로세스가 종료되거나 입출력 요구가 발생하여 자발적으로 중지될 때까지 계속 실행되도록 보장한다.
  • 순서대로 처리되는 공정성이 있고 다음에 처리해야 할 프로세스와 관계없이 응답 시간을 예상할 수 있으며 선점 방식보다 스케줄러 호출 빈도가 낮고 문맥 교환에 의한 오버헤드가 적다.
  • 일괄 처리 시스템에 적합하며, CPU 사용 시간이 긴 하나의 프로세스가 CPU 사용 시간이 짧은 여러 프로세스를 오랫동안 대기시킬 수 있으므로, 처리율이 떨어질 수 있다는 단점이 있다.
  • 종류

 

선점형(Preemptive Scheduling) 프로세스 알고리즘

 

평가 기준

  • CPU 사용률 (CPU Utilization) : 전체 시스템 시간 중 CPU가 작업을 처리하는 시간의 비율.
  • 처리량 (Throughput) : CPU가 단위 시간당 처리하는 프로세스의 개수.
  • 응답 시간 (Response Time) : 대화식 시스템에서 요청 후 응답이 오기 시작할 때까지의 시간.
  • 대기 시간 (Waiting Time) : 프로세스가 준비 큐 내에서 대기하는 시간의 총합.
  • 반환 시간 (Turnaround Time) : 프로세스가 시작해서 끝날 때까지 걸리는 시간.

 

 

Sync 와 Async 의 차이점을 알려주세요.

Sync (Synchronous, 동기식 전송) 의 개요

  • Synchronous 은 한 문자 단위가 아니라 미리 정해진 수 만큼의 문자열을 한 묶음으로 만들어서 일시에 전송하는 방법이다.
    • 데이터와는 별도로 송신측과 수신측이 하나의 기준 클록으로 동기 신호를 맞추어 동작한다.
    • 송신측에서 전송된 데이터를 수신측에서 정확히 수신하기 위해, 보내는 측과 받는 측의 타이밍이 일치하는 것을 동기식 전송이라 한다.
  • 장점
    • 비동기식에 비해 전송효율이 높다.
  • 단점
    • 수신측에서 문자를 조립하여 별도의 비트 계산을 하는 기억장치가 필요하므로 가격이 다소 높다.

 

Async (Asynchronous, 비동기식 전송) 의 개요

  • Asynchronous 은 에디터 내에 동기 신호를 포함시켜 데이터를 전송한다.
    • 송신측의 송신 클록에 관계없이 수신 신호 클록으로 타임 슬롯의 간격을 식별하여 한 번에 한 문자씩 송수신한다.
    • 이처럼 타이밍을 맞추지 않고 문자 단위로 구분하여 전송하는 것을 비동기식 전송이라 한다.
  • 장점
    • 시작 비트와 정지 비트 사이의 간격이 가변적이므로 불규칙적인 전송과 짧은 데이터 전송에 적합하다.
    • 필요한 접속장치와 기기들이 간단하므로 동기식정송 장비보다 값이 싸다.
  • 단점
    • 시작 비트와 정지 비트를 전송하므로 많은 오버헤드를 갖는다.

 

 

Virtual Memory 에 대해 알려주세요.

물리적으로 존재하지는 않으나 사용자에게 있어 메모리의 역할을 하는 가상의 메모리이다.

  • 운영체제가 발전하면서 실제 메모리를 더 효율적으로 사용하기 위해 파생된 기법이다.
  • 프로그램은 가상메모리의 크기에 맞춰 수용된다.
  • 단, 수용된 프로그램 실행 시 실제 메모리가 필요하다.

 

(목차로)
(상위 문서로)

 

Cache Memory 에 대해 알려주세요.

캐쉬 메모리의 개요

CPU 와 주기억장치의 속도 차이로 인한 CPU 대기 시간을 최소화시키기 위해 설치하는 고속 반도체 기억장치

  • CPU 와 주기억장치 사이에 설치되며 주기억장치보다 액세스 속도가 높은 칩을 사용한다.
  • 가격 및 제한된 공간 때문에 용량이 적다.

 

캐쉬 메모리의 사상 방식

사상 방식 : 어떤 주기억장치 블록들이 어느 캐쉬 슬롯을 공유할 것인지 결정해주는 방법

  • 종류
    • 직접 사상 (Direct Mapping)
    • 완전-연관 사상 (Fully-Associative Mapping)
    • 세트-연관 사상 (Set-Associative Mapping)

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