길벗 학습단 17기 - 컴퓨터 구조와 운영체제 - 3주차 학습인증

 

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코딩 자율학습 컴퓨터 구조와 운영체제 - 예스24

 

 

7장 운영체제

운영체제

• 사용자
• 응용프로그램
• 원영체제
• 하드웨어

7.1 운영체제 개요

7.1.1 운영체제의 역할

1. 하드웨어 관리
2. 프로세스 관리
3. 메모리 관리
4. 파일 시스템 관리
5. 사용자 인터페이스 제공
6. 보안과 접근 제어
   • 사용자 인증
   • 파일 및 프로그램 권한 관리
   • 암호화 및 보안 기법

7.1.2 운영체제의 구성 요소

1. 커널
2. 사용자 인터페이스
   • 그래픽 사용자 인터페이스
   • 명령줄 인터페이스(CLI, Command Line Interface)
3. 시스템 라이브러리
4. 유틸리티

7.1.3 운영체제의 실행 과정

1. 부팅 시작
2. 펌웨어 초기화 및 POST 실행
3. 부트로더 실행
4. 커널 로드 및 초기화
5. 장치 드라이버 로드 및 하드웨어 초기화
6. 시스템 서비스 및 데몬 실행
7. 사용자 인터페이스 로드
8. 응용 프로그램 실행 준비

7.2 커널

7.2.1. 커널의 종류

• 모놀리식 커널
• 마이크로 커널
• 하이브리드 커널
• 엑소커널

7.2.2 시스템 호출

• 시스템 호출이란
  • 응용프로그램이 운영체제의 기능을 요청할 때 사용하는 인터페이스
• 커널 영역과 사용자 영역
• 시스템 호출의 종류
  1. 프로세스 관리
  2. 파일 관리
  3. 입출력 관리
  4. 메모리 관리
  5. 네트워크 통신
• 시스템 호출 과정
  1. 응용 프로그램의 시스템 호출 요청
  2. CPU 커널 모드 전환
  3. 시스템 호출 처리
  4. 결과 반환 및 사용자 모드 복귀
  5. 응용 프로그램에서 반환 결과 사용

8장 프로세스 관리

8.1 프로세스 개요

8.1.1 프로세스란

8.1.2 멀티프로세스

8.1.3 포어그라운드와 백그라운드 프로세스

8.1.4 프로세스의 메모리 구조

• 코드 영역
• 데이터 영역
• 힙 영역: 실행하는 동안 동적으로 메모리를 할당할 수 있는 영역
• 스택 영역

8.1.5 PCB

Process Controll Block

• 프로세스 식별자
  • 프로세스 간 통신
  • 시스템 자원 관리
  • 부모-자식 관리
• 프로세스 상태
• 프로그램 카운터
• 레지스터 상태
• 메모리 관리 정보
• 작업 계획 정보
  • 프로세스 우선순위
  • 스케쥴링 큐 포인터
  • 대기 시간과 경과 시간
• 프로세스 계정 정보
  • CPU 사용 시간
  • 메모리 사용량
  • 입출력 사용량
  • 실행 시작 시간과 종료 시간
  • 사용자 ID와 그룹 ID
  • 페이지 폴트 수
• 입출력 상태 정보
  • 열린 파일 목록
  • 입출력 요청 큐

8.2 프로세스의 상태

8.2.1 프로세스의 생성

• 부모-자식 프로세스의 관계
• 프로세스 ID와 부모 프로세스 ID

8.2.2 초기 프로세스

8.2.3 프로세스의 상태 전환

• 생성
• 준비
• 실행
• 대기 종료

 

• 생성 → 준비
• 준비 → 실행
• 실행 → 준비
• 실행 → 대기
• 대기 → 준비
• 실행 → 종료

 

• 컨텍스트 스위칭

8.2.4 프로세스의 종료

• 자원 회수
• PCB 제거
• 종료 상태 관리

 

• 프로세스의 종료 유형
  1. 정상 종료
  2. 요청에 의한 종료
     • 메모리 부족
     • 우선순위 정책
     • 비정상적인 동작 감지
  3. 비정상 종료
• 자식 프로세스의 중료
• 고아 프로세스와 좀비 프로세스

8.3 프로세스 간 통신

8.3.1 파이프

• 익명 파이프
• 명명된 파이프

8.3.2 메시지 큐

8.3.3 공유 메모리

8.3.4 소켓

8.3.5 시그널

8.4 스레드

8.4.1 스레드란

8.4.2 멀티스레드에서 컨텍스트 스위칭과 동기화 문제

9장 동기화

9.1 동기화 개요

9.1.1 동기화란

• 경쟁 조건
• 데이터 경합
• 교착 상태
• 우선순위 역전
• 기아

9.1.2 공유 자원과 임계 구역

• 진입 영역
• 임계 구역
• 출구 영역
• 나머지 영역

데이터 무결성을 위한 임계구역 보호

• 상호 배제
• 진행
• 유한 대기

9.2 동기화 기법
9.2.1 뮤텍스

• 잠금
• 잠금 해제

9.2.2 세마포어

• 세마포어의 작동 방식
  • 이진 세마포어
  • 카운팅 세마포어
• 뮤텍스와 세마포어 비교
  1. 접근 제어
  2. 소유권
  3. 사용 목적
  4. 적용 사례
• 바쁜 대기와 블로킹

9.2.3 이벤트 객체

이벤트 객체의 2가지 상태

• 시그널 상태
• 비시그널 상태

이벤트 객체 상태 변경의 함수 2

• SetEvent()
• ResetEvent()

시그널 유지 방식에 따라 2가지 모드로 동작

• 자동 리셋
• 수동 리셋

9.3 교착 상태

9.3.1 교착 상태란

교착 상태 발생의 4가지 조건

• 상호 배제
• 점유와 대기
• 선점 금지
• 환형 대기

9.3.2 교착 상태 해결 방법

• 예방
  • 상호 배제 제거
  • 접유와 대기 제거
• 회피
• 발견
  1. 자원 할당 그래프
  2. 대기 그래프
  3. 탐지 알고리즘
• 복구
  • 프로세스 종료
  • 자원 선점

9.3.3 교착 상태를 고려한 시스템 설계

1. 시스템 자원 순서화
2. 전체 자원 선점
3. 주 기억 장치의 선점
4. 교체 가능 공간의 사전 할당