[혼공컴운] Week 4. 운영체제

혼공학습단 13기 "혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제"

 

✳︎  운영체제 시작하기

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✦   운영체제를 알아야 하는 이유

    -   운영체제는 실행할 프로그램에 필요한 자원을 할당하고, 올바르게 실행되도록 돕는 특별한 프로그램입니다.

    -   운영체제와의 대화를 통해 하드웨어와 프로그램을 더 깊이 이해하고 문제 해결의 실마리를 찾을 수 있습니다.

 

✦ 운영체제의 큰 그림

    -   커널은 운영체제의 핵심 기능을 담당합니다.

    -   이중 모드는 CPU가 명령어를 실행하는 모드를 커널 모드와 사용자 모드로 구분하는 방식입니다.

    -   시스템 호출은 운영체제의 서비스를 제공받기 위해 커널 모드로 전환하는 방법입니다.

    -   대표적인 운영체제 서비스로 프로세스 관리, 자원 접근 및 할당, 파일 시스템 관리가 있습니다.

 

 

✱  프로세스와 스레드

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✦   프로세스 개요

    -   프로세스는 실행 중인 프로그램으로, 포그라운드 프로세스와 백그라운드 프로세스가 있습니다.

    -   운영체제는 프로세스 제어 블록을 통해 여러 프로세스를 관리합니다.

    -   프로세스 간에 실행을 전환하는 것을 문맥 교환이라고 합니다.

    -   프로세스 사용자 영역에 크게 코드 영역, 데이터 영역, 스택 영역, 힙 영역으로 나뉘어 배치됩니다.

 

✦   프로세스 상태와 계층 구조

    -   프로세스 상태는 생성, 준비, 실행, 대기, 종료가 있습니다.

    -   프로세스가 다른 프로세스를 생성한 경우 부모 프로세스, 생성된 프로세스를 자식 프로세스라고 부릅니다.

    -   많은 운영체제는 프로세스가 프로세스를 낳는 프로세스 계층 구조로 프로세스를 관리합니다.

 

✦   스레드

    -   스레드는 프로세스 내의 실행 흐름 단위입니다.

    -   여러 프로세스를 동시에 실행하는 것을 멀티프로세스라고 합니다.

    -   여러 스레드로 프로세스를 동시에 실행하는 것을 멀티스레드라고 합니다.

 

 

✳︎  CPU 스케줄링

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✦   CPU 스케줄링 개요

    -   CPU 스케줄링은 공정하고 합리적으로 CPU 자원을 배분하는 방법을 의미합니다.

    -   프로세스는 우선순위를 가지고 있고, 이는 PCB에 명시됩니다.

    -   운영체제는 효율적인 스케줄링을 위해 스케줄링 큐를 사용합니다.

    -   준비 큐는 CPU 할당을 기다리는 프로세스들을 위한 큐를 의미합니다.

    -   대기 큐는 입출력장치를 기다리는 프로세스들을 위한 큐를 의미합니다.

    -   선점형 스케줄링은 프로세스가 이용 중인 자원을 빼앗을 수 있습니다.

    -   비선점형 스케줄링은 프로세스가 이용 중인 자원을 빼앗을 수 없습니다.

 

✦   CPU 스케줄링 알고리즘

    -   선입 선처리 스케줄링 알고리즘은 준비 큐에 삽입된 순서대로 CPU를 할당합니다.

    -   최단 작업 우선 스케줄링 알고리즘은 준비 큐에 삽입된 프로세스들 중 CPU 사용 시간의 길이가 가장 짧은

    프로세스부터 CPU를 할당합니다.

    -   라운드 로빈 스케줄링 알고리즘은 정해진 시간만큼만 돌아가며 CPU를 할당합니다.

    -   우선순위 스케줄링 알고리즘은 가장 높은 우선순위를 가진 프로세스에 CPU를 할당합니다.

    -   다단계 피드백 큐 스케줄링 알고리즘은 프로세스들이 큐 사이를 이동할 수 있는 다단계 큐 스케줄링입니다.

 

 

✳︎  미션

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✦   304p. 1번

    -   (1) 생성

    -   (2) 준비

    -   (3) 실행

    -   (4) 종료

    -   (5) 대기

 

✦   추가 미션

    -   선입 선처리 스케줄링 알고리즘은 준비 큐에 삽입된 순서대로 CPU를 할당하므로,

    A, B, C, D 순으로 삽입되었다면 삽입 순서 그대로 A, B, C, D 순으로 CPU를 할당받는다.