정보처리기사필기 D-10(5 일차 : 운영체제요점정리 ) 1. Access Control Matrix 행은사용자를 ( 예를들면 userid, 프로세스등 ) 대표하고, 열은객체를 ( 예를들면파일, 입출력장치 ) 를 대표한다. entry 는 access 권한을나타낸다. (

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형준 신
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1 1. Access Control Matrix 행은사용자를 ( 예를들면 userid, 프로세스등 ) 대표하고, 열은객체를 ( 예를들면파일, 입출력장치 ) 를 대표한다. entry 는 access 권한을나타낸다. ( 예를들면 read, write, execute) 2. Authentication 인증의기본목적은합법적인시스템사용자에게만접근을허용하고다른사용자에게는접근을거부하 는것이다 3. Coalescing & Compaction - 통합 (Coalescing) 은두빈공간주소가인접한경우두공간을통합시켜보다큰한공간으로만들어주는작업이다. - 압축 (Compaction) 은분산된빈공간들을다한곳으로몰아합치는작업. 결과적으로하나의커다란빈영역이생기게된다. 쓰레기수집 (Garbage collection) 이라고도부른다. 4. Cryptography 지정된사람만이그데이터를이해할수있도록데이터를변형하는것이다. 5. Demand-paging 프로세스가실행하면서실제로페이지를요구해야만그시점에그페이지를메모리로 load 하는페이지반입 (fetch) 정책이다. prefetch 가이에반대되는정책이다. Demand paging 시스템에서는프로그램이페이지를 access 했는데그페이지가메모리에미처올라와있지않은상황이발생할수있다. 이를페이지부재 (page fault) 라고한다. 6. FIFO 모순 (Anomaly) 더많은페이지프레임을할당할수록더적게페이지부재가발생해야한다. 그런데 FIFO 페이지대치기법하에서는더많은페이지프레임을할당했는데오히려페이지부재가더많이발생하는경우가생길수있는데이러한현상을 FIFO 모순 ( 또는 Belady 모순 ) 이라고한다. 7. Indexed Sequential Access File 파일은인덱스부분과데이터부분으로구성되며, 데이터부분을차례대로순차접근할수도있고, 인덱 스를통해직접접근 (direct access) 도가능하다. 8. inode -파일의 meta-data를 inode라고부른다. ( 운영체제가파일을관리하기위한정보 ) -inode 내용의예 : 파일소유자, 크기, type ( 일반파일, 디렉토리, 특수파일 ) 데이터블록들의주소시간 -- 파일생성 / 사용 / 변경기타 - 1 -

2 9. linking & loading linking - 다른모듈에서정의한 symbol( 예 : printf 등 ) 을나의모듈에서참조한것이있으면그 symbol 대신에그에대응하는 binary 값으로변환시켜주는작업 / 주소변환이핵심이다. 이처럼관련모듈들을 linking 시킨후주기억장치에 loading( 적재 ) 하여실행하도록해준다. 10. locality 실행중인프로세스는일정시간에는메모리의일정한작은부분만을집중적으로참조한다 는 -- 실험적으로절대다수프로그램에서입증되는 -- 특성을일컫는것이다. 이개념은가상기억장치가성공하게되는근거가된다. 11. LRU replacement page frame 이필요할때마다가장오랫동안사용되지않던 (LRU-Least Recently Used) replace 시켜버리는방법이다. 페이지를 12. Macro processing 프로그램중긴부분이 ( 예를들면 사범대학 ) 여러차례반복되면짧은이름을 ( 예를들면 사대 ) 대신부여할수있게해준다. (macro name) 그러면프로그램이간단해진다. 컴파일러는 pass-1에서는매크로정의를인식하고 ( 예 : 사대 = 사범대학 ), pass-2에서는 사대 가나올때마다 사범대학 으로치환작업을수행하여완전한 binary 프로그램을만든다. 13. Master/Slave Multiprocessing master CPU만이운영체제를실행하며, slave CPU들은응용프로그램만실행한다. 따라서 slave CPU 는입출력등을 master CPU에게의뢰해야한다. master가성능측면, 신뢰성측면에서병목현상이될수있다. 비대칭적다중처리라고불리운다. 이와반대되는개념은대칭적다중처리기 (SMP: Symmetric Multi-processing) 이다 14. Multiprogramming 메모리에여러프로그램을동시에 load 시켜놓은채실행시키는방법이다. 여러프로그램이메모리에올라와있으면한프로세스가 CPU를사용하는동안, 다른프로세스는디스크를사용하고, 또다른프로세스는프린터를사용할수있어서전반적으로하드웨어사용효율을높여준다. 이에반대되는개념은 uni-programming이다. 운영체제는몇개의프로그램을동시에 load 시킬것인지 (multi-programming degree), 공간은다똑같은크기를줄것인지, 한번준공간의크기는프로그램실행중에바뀔수있는것인지아닌지여부등을결정해야한다. 15. mutual exclusion 여러프로세스들이동일한데이터를동시에액세스할경우그모든 access가다 read라면문제가발생하지않는다. 그러나그중한프로세스라도공유데이터를 update 한다면한순간에는한프로세스만 access 하도록허락하는기법이적용되어야한다. 한프로세스가공유데이터를변경하는동안, 다른모든프로세스는 access를하지말고기다려야한다. 이러한원칙을상호배제 (mutual exclusion) 라고한다

3 16. Overlay 프로그램이메모리보다클경우큰프로그램을작게분할하여, 각분할된부분을번갈아교대로메모리로올려오는기법을뜻한다. 시간적으로볼때메모리한공간에여러다른부분이번갈아가며올라옴을뜻한다. 17. PCB(Process Control Block) 운영체제가프로세스를관리하기위해알아야하는일체의정보를저장해두는자료구조이다. 그내용은예를들면 -- ID, 프로세스의상태, 우선순위, 프로세스 image의위치, 프로세스에게할당된자원들, 부모 / 자식프로세스등이있다. 18. preemptive 스케줄링하나의프로세스가자원을사용하고있는중에다른프로세스가이자원을강제로빼앗아갈수있는스케줄링방법을선점스케줄링이라고한다. 우선순위가높은프로세스는다쓰기까지기다리기보다즉시뺏을수있어유용하다. 빠른응답시간을요구하는실시간시스템등에유용하다. 그러나빼앗고되돌리고할때많은오버헤드를초래한다. 19. Process State 1 실행 (Run) 상태 : 프로세스가현재 CPU를차지하고실행중인상태를의미한다. 2 준비 (Ready) 상태 : 프로세스가 CPU에서실행할모든준비가되어있는상태를의미한다. 3 대기 (Block) 상태 : 프로세스가 CPU에서실행하다가 디스크읽기 를요청하면이프로세스는스스로 CPU를포기하고자신을대기 (block) 상태로전이시킨다. 프로세스는기다리는사건이일어나기까지 ( 예 : 디스크읽기완료 ) 여기서기다리게된다. 4 Suspended 상태 : 기다리는상태가오래지속되면메모리를양보하고디스크로나가있는상태로바뀐다. 20. SCAN 디스크스케줄링헤드가맨바깥쪽트랙에서안쪽으로이동하면서진행방향에있는요구를차례대로서비스해주는방식이다. 가장안쪽트랙에도달하면다시반대방향으로디스크헤드가이동하면서진행방향상가장짧은거리에있는요청순서대로서비스해준다. 21. Segmentation function이나 array 등을세그먼트라고부른다. 세그먼테이션 (Segmentation) 시스템은세그먼트단위로메모리에 load 한다. 세그먼트사용시스템에서논리적주소 V는 V=(s,d) 로표현된다. 여기서 s는세그먼트번호이며, d는세그먼트 s 내에서의변위 (displacement) 이다. 22. Sequential access file( 순차접근파일 ) 보조기억장치에데이터레코드들을차례대로저장한구조이다. 인접한레코드로의 access라면속도가빠르다. 부가적정보를필요로하지않으므로공간소비도가장작다. 그러나가운데있는레코드를임의로 access 하는경우효율이나쁘다는단점이있다

4 23. Shell UNIX 나 Linux 에서사용자명령을받아해석하고, 그것을수행시키는프로그램 ( 예를들면 powerpoint) 을생성시키는 utility 프로그램이다. 사용자와시스템간의인터페이스를담당한다. hwp 나 24. spooling & buffering SPOOLing(Simultaneous Peripheral Operation On-Line) : spool은프린터나 card reader 같이느린장치의데이터를임시로보관시키는디스크내의버퍼이다. 여러프로그램이프린터로출력을내보내면그때마다즉시프린팅이불가능하므로일단 spool( 디스크내의버퍼 ) 에모아두었다가나중에차례대로프린팅하는방식이다. 여러프로그램이느린프린터를공동사용할수있게해주고 main-cpu의효율을높여준다. (main-cpu는프린팅이끝나기까지그프로그램을기다릴필요가없이프린트시킬데이터를디스크의 spool로내보내는즉시그프로그램을종료시키면된다 ). I /O Buffering : 느린입출력장치의 byte들을모아놓는주기억장치공간이다. 두개의버퍼가있다면 CPU가 A 버퍼에읽고 / 쓰는동안, 입출력장치는 B 버퍼에입 / 출력하여두기기가같은기간동안다바쁘게움직일수있다. 25. swapping 일부프로세스를보조기억장치로내보냈다가추후다시주기억장치로불러들이는기법이다. 이때내보냄으로생긴공간을다른프로그램에게할당한다. 이렇게메모리선점 (preempt) 하는일을담당하는운영체제모듈을스와퍼 (swapper) 또는중기 (midterm) 스케줄러라고한다. 26. thread 프로세스 - 사용중인모든자원에대한정보를가지고있어야한다. 스레드 - CPU 관련정보만가지고있다. 즉정보량이훨씬적다. 스레드는 context switching( 문맥교환 ) 할때 overhead가훨씬적다 ( 정보량이작으므로 ). 따라서 輕量프로세스 (lightweight process) 라고도불린다. 한프로세스는여러개의스레드를가질수있다. 즉한프로세스에속한스레드들은 (CPU 이외의 ) 그프로세스의자원들을공동소유한다. 27. throughput 성능척도의하나이다. 즉처리량 (Throughput) = 작업수 /second 28. timesharing( 시분할시스템 ) 사용자는터미널을통해대화하듯이 (interactive) 컴퓨터를사용한다. keyboard에서입력된명령은그결과가곧바로 ( 즉수초내에 ) 스크린에나타나야한다. 여기서입력되는명령은통상 cd(change directory) 처럼작은단위의일이다. 아무리여러터미널이연결되어있어도각사용자는자기만이컴퓨터를쓰는것처럼생각되어야한다. 그러려면여러프로그램들이함께메모리에올라와있어야 (multiprogramming) 한다. 그리고이들이 CPU등의하드웨어를신속하게돌려가며 (timeshare) 쓰도록스케줄링해야한다

5 29. UNIX kernel UNIX 운영체제중 메모리에항상떠있는프로그램 을일컫는다. 운영체제의다른부분들은 utility하고불리며 ( 대부분의 command) 이들은항상 disk에있다가필요할때에만잠시메모리로올라왔다가작업이끝나면메모리에서사라진다. 30. Working Set 실행중인프로세스가최근 T 초동안에 (T초를 Window Size" 라고부른다 ) 참조한페이지들의집합 을말하는것으로그프로세스에게할당해주어야할최소한의페이지를뜻한다. 이보다적게페이지프레임을할당해주면문제가발생할수있음을뜻한다. 워킹세트이론 - 프로세스는워킹세트가메모리에다올라오는것이보장되는경우에만실행을계속한다 가워킹세트정책의기본원칙이다. 이보다적게페이지프레임을할당받아야한다면 ( 스레싱위험이있으므로 ) 차라리페이지들을다반납하고쉬었다가나중에워킹세트가확보될때다시실행을계속한다. 이처럼시스템을운영하면 multiprogramming degree 가자동적으로결정된다. 31. 교착상태가일어나기위한네가지조건 1 상호배제 (Mutual exclusion) 조건 : 자원은한번에는한프로세스만사용해야한다. 두프로세스가자원을같이쓸수있다면그러한자원에서는교착상태가일어나지않는다. 2 점유및대기 (Hold and Wait) 조건 : 각프로세스가이미자원을갖고있으면서또다른자원을더요구하고있다. 3 비선점 (Non- preemption) 조건 : 프로세스에할당된자원은스스로반납하기전에는빼앗지못한다. 4 환형대기 (Circular wait) 조건 : 프로세스간의자원요구형태를추적해보면결국자기자신에게로되돌아온다. 이와같은네가지조건이동시에만족되어야교착상태가발생한다. 32. 교착상태회피 (Avoidance) 교착상태의발생가능성을원천봉쇄하기보다는 ( 그러려면너무많은자원이낭비되므로 ), 이를적절히피하도록운영하는방법이다. Dijkstra의은행원알고리즘이유명하다. 1 은행원알고리즘과같은 resource allocator에게자원을요청하고허가를기다린다. 2 교착상태가능성판단을위해모든프로세스는각자원에대한최대요구량을미리선언해야한다. 3 resource allocator는교착상태가능성이없어야 (safe) 요청한자원을허락한다. 교착상태가능성이있으면 (unsafe) 안전하게될때까지요청을안들어준다. 4 요청을안들어준다고 (unsafe) 반드시교착상태가일어난다는것은아니다. 교착상태는모든프로세스가동시에최대요구를할때일어나는데, 프로세스가모두가-동시에- 최대를요구하는것은아니기때문이다. 5 최악에대비하는방법이므로역시약간의자원낭비가따른다. 33. 단편화 (fragmentation) 프로그램들이사용하지못하게되어버리는메모리공간부분을말한다. - 내부단편화 (Internal fragmentation) 는프로그램이요구한것보다더큰공간을프로그램에게할당할 - 5 -

6 경우낭비되는부분을뜻한다. 프로그램의마지막페이지가그예이다. paging 같이할당크기가항상같은고정분할시스템에서발생한다. - 외부단편화 (External fragmentation) 는 free list에속한 hole 중크기가너무작아서어느누구도쓸수없는 hole을뜻한다. 할당크기가다다른가변분할시스템에서외부단편화가발생할수있다. 34. 분산처리의투명성과독립성분산처리시스템은사용자들에게투명성과독립성을가진인터페이스를제공해준다. 1 투명성 (Transparency) : 투명성이란사용자로하여금분산된상태를느끼지않고지역 (Local) 이나원격 (Remote) 이나한가지방식으로사용할수있게해줌을뜻한다. - 위치투명성 (Location transparency) : 파일경로명이물리적저장장치위치와관련된정보를반영하지않는다. - 접근투명성 (Access transparency) : local/remote 모두동일한방법으로액세스한다. 2 위치독립성 (Location independency) : 파일의물리적저장장치가위치를바꾸어도파일경로명은변경되지않는다. 35. 세마포어 - Dijkstra에의해고안된프로세스간의상호배제및동기화문제해결도구이다. - P(S), V(S), Init(S) 등제한된 operator에의해서만액세스될수있는변수이다. - Binary Semaphore( 이진세마포어 ) 는상호배제에사용된다. - Counting Semaphore( 계수세마포어 ) 에서세마포어값은일거리의개수 ( 또는기다리는프로세스개수 ) 를나타낸다. 36. 스래싱 (thrashing) 메모리에너무많은프로세스를올려놓으면 ( 즉다중 multiprogramming degree가과도하게높아지면 ) 프로세스당할당되는프레임수가너무적게되어 page fault 가급격히증가하게되고, 따라서 CPU는디스크가 page fault를처리하는동안계속쉬게되어 CPU 이용률이급격히감소되어스레싱현상이일어나게된다. 스레싱현상을방지하려면 multiprogramming degree를낮추어서프로세스당돌아가는공간을늘려야한다, 워킹세트개념등이이때에사용된다. 37. 암호화 (Cryptography) 지정된사람만이그데이터를이해할수있도록데이터를변형하는것으로서암호화의개념은다음과같다. - 공개키시스템 (Public key system) 에서는암호용 - 키와해독용 - 키가존재하고이들이서로다른비대 - 6 -

7 칭적시스템이다. 암호용-키는공개되어있어누구나암호화시켜서메시지를송신할수있다. 해독용-키가있어야만암호된메시지를해독할수있다. 암호용-키를가져도거기로부터해독용-키를알아낼수는없다. 키를관리하는일이보다용이하다. ex) RSA 암호알고리즘 -- 웹에서전자상거래시가장보편적으로사용한다. 38. 일괄처리 (Batch Processing) 유사한작업들을모았다가한꺼번에처리하는방식이다. 예를들어 COBOL 컴파일러를메모리에한번올리면그때까지모아두었던모든 COBOL 프로그램들을한꺼번에 (batch로) compile 해낸다. 컴퓨터하드웨어를효율적으로사용할수있다는장점이있다 ( 예-COBOL 컴파일러를메모리에한번올리면수많은 COBOL 프로그램들을한꺼번에컴파일할수있으므로 ) 단점으로는사용자측면에서 response time이길어진다는점이다. (ex : 한번 COBOL 프로그램컴파일해보기위해여러 COBOL 프로그램들이모이기까지반나절을기다려야한다.) 39. 트로이목마-Worm-바이러스 1 트로이목마 : 사용자가환경을잠시빌려주는기회를악용하는코드이다. ex) 에디터에게파일편집을의뢰할때불법적으로파일을복사해감 2 trap door : 프로그램설계자가자신만이아는비밀기능을심어놓은경우이다. ex) 은행송금할때우수리를자신의계정으로송금하는경우 3 worm - 독립적프로그램이자신을한없이복사시켜자원을소비시킨다. - 정보를파괴하지는않지만, 특히네트워크상에서성능을크게저하시킨다. - 합법적인사용자의서비스를봉쇄시킨다. 4 virus - 다른합법적인프로그램내코드를변형, 조작시켜시스템을파괴한다. - 바이러스에감염된프로그램을 download 받아실행킬때문제를일으킨다. - loader 같은시스템프로그램을통해많이감염될수있다. 40. 프로세스 (Process) 프로세스는동적인개념으로써 실행중인프로그램 (Program: 정적개념 ) 을일컫는다프로세스가되려면정적인프로그램에게자원 ( 기억장치, 입출력장치등 ) 을부여해야한다. 운영체제에게는프로세스가 1 자원을할당하는대상이고 (CPU, 메모리등 ) 2 스케줄링의대상이고 ( 어느프로세스가먼저자원을받는가 ) 3 다른프로세스들의진행에영향을미치는주체이며 (PA 때문에 PB를기다리게함 ) 4 보호의단위가된다 (PA는파일 X의접근이불가 )

사용자수준의스레드 : 사용자의라이브러리에의해운영, 속도는빠르나, 구현이복잡하다. 커널수준의스레드 : 운영체제커널에의해운영, 속도는느리나, 구현이단순하다. 스케줄링 (Scheduling) 1) 스케줄링의정의 프로세스가생성되어실행될때필요한시스템의여러자원을해당프로세스에게할당

사용자수준의스레드 : 사용자의라이브러리에의해운영, 속도는빠르나, 구현이복잡하다. 커널수준의스레드 : 운영체제커널에의해운영, 속도는느리나, 구현이단순하다. 스케줄링 (Scheduling) 1) 스케줄링의정의 프로세스가생성되어실행될때필요한시스템의여러자원을해당프로세스에게할당 프로세스 (Process) 1) 프로세스의개념 프로세서에의해처리되어지는사용자프로그램및시스템프로그램을의미한다. 현재실행중인프로그램이며 Job(=Task) 이라고도한다. PCB를가지는프로그램으로비동기적인행위를일으키는주체이며실제주기억장치에저장된프로그램이다. 운영체제가관리하는실행단위이며프로시저 ( 프로그램내의하위프로그램 ) 가활동중인것을의미한다. 2) 프로세스의상태전이과정