[(구)정처기/컴퓨터일반] (3) 운영체제 자주 틀리는 내용 정리

4 분 소요

<p class="notice--warning"><span style="color:red;font-weight:bold;">주의)</span>
해당 내용은 (구)정보처리기사, 컴퓨터일반 내용을 기반으로 문서화하였습니다.
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<hr />

<h3 id="어셈블리어의-장점">어셈블리어의 장점</h3>
<ul>
  <li>어셈블리어로 작성한 원시 프로그램을 기계어로 번역</li>
  <li>기계어보다 쉽고, 이해하기가 쉽다</li>
  <li>프로그램의 주소가 기호 번지이다</li>
  <li>프로그램에 데이터를 사용하기 쉽다</li>
</ul>

<h3 id="매크로-프로세서의-기능">매크로 프로세서의 기능</h3>
<ul>
  <li>매크로 정의 인식 : 매크로를 정의한 부분의 시작과 종료 파악</li>
  <li>매크로 정의 저장 : 매크로 호출 시 확장하기 위해 저장</li>
  <li>매크로 호출 인식 : 확장하기 위한 준비가 되어 있는 지 확인</li>
  <li>매크로 확장 및 인수 : 원시 프로그램 위치에 저장된 내용과 인수를 치환</li>
</ul>

<h3 id="로더의-종류">로더의 종류</h3>
<ul>
  <li>절대 로더 : 로더의 역할 축소, 한 번 지정한 주기억 장소의 변경이 어려움
    <ul>
      <li>할당, 연결 ⇒ 프로그래머</li>
      <li>재배치 ⇒ 번역 프로그램</li>
      <li>적재 ⇒ 로더</li>
    </ul>
  </li>
  <li>직접 연결 로더 : 일반적인 로더 형태, 로더가 모두 수행</li>
  <li>동적 로더 : CPU가 현재 사용중인 부분만 적재, 미사용 중인 것은 보조기억장치에 보관(Load-on-call)</li>
</ul>

<h3 id="운영체제의-구성">운영체제의 구성</h3>
<ul>
  <li>제어프로그램
    <ul>
      <li>감시 프로그램(Supervisor P) : 일명 모니터, 지시/감독</li>
      <li>데이터 관리 프로그램(Data Management P) : 주기억 장치, 보조기억 장치 간 작업</li>
      <li>작업 제어 프로그램(Job Control P) : 스케쥴 및 시스템 지원 할당 등을 관리</li>
    </ul>
  </li>
  <li>처리 프로그램
    <ul>
      <li>언어 번역 프로그램 : 목적 프로그램으로 번역해주는 프로그램</li>
      <li>서비스 프로그램 : 모듈이나 프로그램을 사용자가 사용할 수 있도록 제공</li>
      <li>문제 프로그램 : 사용자의 응용 처리를 위해 사용</li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<h3 id="운영체제의-발달-과정">운영체제의 발달 과정</h3>
<ul>
  <li>시분할 처리 : 전문적인 처리기가 존재 하지 않음</li>
</ul>

<h3 id="스풀-vs-버퍼링">스풀 vs 버퍼링</h3>
<ul>
  <li>스풀(Spool) : <code class="language-plaintext highlighter-rouge">프로그램</code>과 I/O 장치와의 속도 차를 극복하기 위해, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">HDD</code>가 중재</li>
  <li>버퍼링(buffering) : <code class="language-plaintext highlighter-rouge">CPU</code>와 I/O 장치와의 속도 차를 극복하기 위해, <code class="language-plaintext highlighter-rouge">주기억</code> 장치가 중재</li>
</ul>

<h3 id="pcbprocess-control-block--프로세스-생성-정보-없음">PCB(Process Control Block) ⇒ 프로세스 생성 정보 없음</h3>
<ul>
  <li>식별자, 현재 상태, PC, 우선순위, CPU 레지스터 정보, 계정 정보, 기억 장치 관련 정보</li>
  <li>CPU의 각종 레지스터 상태를 가리키는 포인터, 입출력 정보</li>
  <li>적재된 기억 장치 부분을 가리키는 포인터, 할당된 자원을 가리키는 포인터</li>
  <li>부모/자식 프로세스를 가리키는 포인터</li>
</ul>

<h3 id="인터럽트-종류">인터럽트 종류</h3>
<ul>
  <li>SVC(SuperVisor Call) : 감시 프로그램 호출 시 발생<br />
입출력 수행 루틴 호출 / 기억 장치 할당 루틴 / 오퍼레이터와의 대화</li>
  <li>입출력(I/O) : 하드웨어적 인터럽트<br />
입출력 채널 확인, 준비, 할당, 완료, 프로세스 전이(실행 ⇒ 대기)</li>
  <li>외부(External) : 운영체제 소속이 아닌 외적인 요인으로부터 발생<br />
인터럽트 시계에 의해 프로세스가 시간 할당량이 종료된 경우,<br />
웹 서버나 프린터 서버를 운영하고 있는 상태에서 외부로부터 인터럽트 처리 신호 올 때</li>
  <li>재시작 : 운영체제를 메모리에 다시 상주시킬 때</li>
  <li>프로그램 검사 : 명령어를 수행하는 과정에서 부분적으로 발생되는 문제</li>
  <li>기계 검사 : 시스템의 기계 고장</li>
</ul>

<h3 id="cpu-스케줄링">CPU 스케줄링</h3>
<ul>
  <li>HRN(Highest Response-ratio Next) 스케줄링 기법
    <blockquote>
      <p>(대기 시간 + 서비스 시간) / 서비스 시간</p>
    </blockquote>
  </li>
</ul>

<h3 id="세마포어의-특징">세마포어의 특징</h3>
<ul>
  <li>상호배제의 원리 보장</li>
  <li>소프트웨어나 하드웨어로 구현 가능</li>
  <li><code class="language-plaintext highlighter-rouge">V</code> 조작 : Wake-Up = Up = <code class="language-plaintext highlighter-rouge">Signal</code></li>
  <li><code class="language-plaintext highlighter-rouge">P</code> 조작 : Sleep = Down = <code class="language-plaintext highlighter-rouge">Wait</code></li>
</ul>

<h3 id="교착-상태-해결-방안">교착 상태 해결 방안</h3>
<ul>
  <li>예방(Prevention)<br />
상호배제 부정, 대기 제거, 선점 인정, 선형 대기 상태로 변경 ⇒ 효율적이지 못함</li>
  <li>회피(Avoidance)<br />
안정상태를 유지할 수 있는 프로세스의 자원 요구만 할당, 은행원 알고리즘</li>
  <li>회복(Recovery)<br />
선점 / 복귀 / 제거 / 사용자의 조치</li>
  <li>발견(Detection)<br />
자원 할당 그래프는 시스템이 중단된 이유가 교착상태인가를 발견하는 기법</li>
</ul>

<h3 id="주기억-장치-재사용-기술">주기억 장치 재사용 기술</h3>
<ul>
  <li>통합(Coalescing) : 인접한 공백들을 더 큰 하나의 공백으로 만드는 과정</li>
  <li>집약(Compaction, 압축) : 서로 떨어져 있는 여러 개의 낭비 공간을 모아 하나의 공간으로</li>
</ul>

<h3 id="페이지-교체-알고리즘">페이지 교체 알고리즘</h3>
<ul>
  <li>NUR(Not Used Recently)
    <ul>
      <li>참조비트, 변형비트 ⇒ ‘1’ 최근 / ‘0’ 예전</li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<h3 id="파일의-구조">파일의 구조</h3>
<ul>
  <li>직접 파일(Direct Access File)
    <ul>
      <li>해싱 사상 함수에 의해 물리적인 주소로 변환하여 데이터를 기록 / 검색</li>
      <li>한 번 파일을 개방하면 읽거나 쓰기를 자유롭게</li>
      <li>평균 접근 시간 내 접근</li>
      <li>디스크 기억 장치에 많이 이용</li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<h3 id="디렉터리">디렉터리</h3>
<ul>
  <li>비순환(주기) 그래프 디렉터리
    <ul>
      <li>트리구조와 유사, 사이클 불허</li>
      <li>하나의 파일을 여러 사용자가 공유하기 때문에 삭제 시 문제점 발생</li>
      <li>융통성이 있으며 기억 공간을 절약할 수 있으나 복잡</li>
      <li>하나의 파일이 다수의 이름으로 존재</li>
      <li>공유하고 있는 파일 제거 시 Dangling Pointer 발생 가능</li>
      <li>Unix 운영체제에서 사용</li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<h3 id="보안-유지-방식">보안 유지 방식</h3>
<ul>
  <li>외부 보안 : 천재지변으로부터 컴퓨터를 보호</li>
  <li>내부 보안 : 운영체제/하드웨어 내장, 프로그램의 신뢰성 있는 운영/무결성 보장</li>
  <li>사용자 인터페이스 보안 : 인증, 패스워드</li>
  <li>암호화
    <ul>
      <li>비밀키 = 공통키 = 대칭키 = 관용키 = 단일키 = Private Key System
        <ul>
          <li>암호화 키 = 복호화 키</li>
          <li>DES, 평문을 암호화</li>
        </ul>
      </li>
      <li>공개키 = 비대칭키
        <ul>
          <li>암호화 키(공개) != 복호화 키(보호)</li>
          <li>키 분배가 간단, 암호화 과정 복잡, 속도가 느림</li>
          <li>RSA, PGP</li>
        </ul>
      </li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<h3 id="flynn">Flynn</h3>
<ul>
  <li>SISD : 개인 컴퓨터, Pipeline 기법</li>
  <li>MISD : 실제 없음</li>
  <li>SIMD : 대형 컴퓨터, Array Processor</li>
  <li>MIMD : 분산/병렬 컴퓨터
    <ul>
      <li>교환형 다중 처리기 : 크로스바 교환 행렬(버스의 수 만큼 메모리 증가)</li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<h3 id="unix-기본-구성">UNIX 기본 구성</h3>
<ul>
  <li>쉘
    <ul>
      <li>명령의 입력을 받아 시스템 기능을 수행하는 명령 해석기</li>
      <li>사용자 시스템 간 인터페이스 담당, 여러 가지 내장 명령어 보유</li>
      <li>파이프라인 기능, 입출력 방향 지정</li>
    </ul>
  </li>
</ul>

<h3 id="unix-주요-명령어">UNIX 주요 명령어</h3>
<ul>
  <li>Mount : 파일 시스템에 새로운 파일 시스템을 서브 디렉터리에 연결할 때 사용</li>
</ul>

주의) 해당 내용은 (구)정보처리기사, 컴퓨터일반 내용을 기반으로 문서화하였습니다. 수정이 필요하거나, 부족한 내용이 있을시 답글을 남겨주시면 해당 항목을 수정하겠습니다.

어셈블리어의 장점

어셈블리어로 작성한 원시 프로그램을 기계어로 번역
기계어보다 쉽고, 이해하기가 쉽다
프로그램의 주소가 기호 번지이다
프로그램에 데이터를 사용하기 쉽다

매크로 프로세서의 기능

매크로 정의 인식 : 매크로를 정의한 부분의 시작과 종료 파악
매크로 정의 저장 : 매크로 호출 시 확장하기 위해 저장
매크로 호출 인식 : 확장하기 위한 준비가 되어 있는 지 확인
매크로 확장 및 인수 : 원시 프로그램 위치에 저장된 내용과 인수를 치환

로더의 종류

절대 로더 : 로더의 역할 축소, 한 번 지정한 주기억 장소의 변경이 어려움
- 할당, 연결 ⇒ 프로그래머
- 재배치 ⇒ 번역 프로그램
- 적재 ⇒ 로더
직접 연결 로더 : 일반적인 로더 형태, 로더가 모두 수행
동적 로더 : CPU가 현재 사용중인 부분만 적재, 미사용 중인 것은 보조기억장치에 보관(Load-on-call)

운영체제의 구성

제어프로그램
- 감시 프로그램(Supervisor P) : 일명 모니터, 지시/감독
- 데이터 관리 프로그램(Data Management P) : 주기억 장치, 보조기억 장치 간 작업
- 작업 제어 프로그램(Job Control P) : 스케쥴 및 시스템 지원 할당 등을 관리
처리 프로그램
- 언어 번역 프로그램 : 목적 프로그램으로 번역해주는 프로그램
- 서비스 프로그램 : 모듈이나 프로그램을 사용자가 사용할 수 있도록 제공
- 문제 프로그램 : 사용자의 응용 처리를 위해 사용

운영체제의 발달 과정

시분할 처리 : 전문적인 처리기가 존재 하지 않음

스풀 vs 버퍼링

스풀(Spool) : 프로그램과 I/O 장치와의 속도 차를 극복하기 위해, HDD가 중재
버퍼링(buffering) : CPU와 I/O 장치와의 속도 차를 극복하기 위해, 주기억 장치가 중재

PCB(Process Control Block) ⇒ 프로세스 생성 정보 없음

식별자, 현재 상태, PC, 우선순위, CPU 레지스터 정보, 계정 정보, 기억 장치 관련 정보
CPU의 각종 레지스터 상태를 가리키는 포인터, 입출력 정보
적재된 기억 장치 부분을 가리키는 포인터, 할당된 자원을 가리키는 포인터
부모/자식 프로세스를 가리키는 포인터

인터럽트 종류

SVC(SuperVisor Call) : 감시 프로그램 호출 시 발생
입출력 수행 루틴 호출 / 기억 장치 할당 루틴 / 오퍼레이터와의 대화
입출력(I/O) : 하드웨어적 인터럽트
입출력 채널 확인, 준비, 할당, 완료, 프로세스 전이(실행 ⇒ 대기)
외부(External) : 운영체제 소속이 아닌 외적인 요인으로부터 발생
인터럽트 시계에 의해 프로세스가 시간 할당량이 종료된 경우,
웹 서버나 프린터 서버를 운영하고 있는 상태에서 외부로부터 인터럽트 처리 신호 올 때
재시작 : 운영체제를 메모리에 다시 상주시킬 때
프로그램 검사 : 명령어를 수행하는 과정에서 부분적으로 발생되는 문제
기계 검사 : 시스템의 기계 고장

CPU 스케줄링

HRN(Highest Response-ratio Next) 스케줄링 기법

(대기 시간 + 서비스 시간) / 서비스 시간

세마포어의 특징

상호배제의 원리 보장
소프트웨어나 하드웨어로 구현 가능
V 조작 : Wake-Up = Up = Signal
P 조작 : Sleep = Down = Wait

교착 상태 해결 방안

예방(Prevention)
상호배제 부정, 대기 제거, 선점 인정, 선형 대기 상태로 변경 ⇒ 효율적이지 못함
회피(Avoidance)
안정상태를 유지할 수 있는 프로세스의 자원 요구만 할당, 은행원 알고리즘
회복(Recovery)
선점 / 복귀 / 제거 / 사용자의 조치
발견(Detection)
자원 할당 그래프는 시스템이 중단된 이유가 교착상태인가를 발견하는 기법

주기억 장치 재사용 기술

통합(Coalescing) : 인접한 공백들을 더 큰 하나의 공백으로 만드는 과정
집약(Compaction, 압축) : 서로 떨어져 있는 여러 개의 낭비 공간을 모아 하나의 공간으로

캐시 기억 장치

주기억 장치 ↔ CPU 간 속도 차이 극복, 버퍼의 기능 수행
분리 캐시 : 캐시 접근 시 충돌을 방지하기 위해 코드와 데이터를 분리해서 기억
쓰기 접근 빈도가 높다 == 캐싱-일관성 문제가 발생할 확률 높음 == 성능 저하
사상 방법
- 직접 사상
- 전체 연합 사상
  - 블록 중 아무 곳이나 하나 정해서 기억
  - 메모리 워드의 번지 + 데이터 함께 저장, RR 방식으로 교체
- 세트 연합 사상

페이지 교체 알고리즘

NUR(Not Used Recently)
- 참조비트, 변형비트 ⇒ ‘1’ 최근 / ‘0’ 예전

파일의 구조

직접 파일(Direct Access File)
- 해싱 사상 함수에 의해 물리적인 주소로 변환하여 데이터를 기록 / 검색
- 한 번 파일을 개방하면 읽거나 쓰기를 자유롭게
- 평균 접근 시간 내 접근
- 디스크 기억 장치에 많이 이용

파일 시스템의 기능

파일 저장 / 공유 / 생성 / 변경 / 제거 / 응용 처리
백업, 복구, 여러 종류의 접근 제어 방법 제공, 파일 간 정보 전송
기호형 이름을 사용 ⇒ 자신의 파일을 참조할 수 있도록 장치 독립성을 제공

디렉터리

비순환(주기) 그래프 디렉터리
- 트리구조와 유사, 사이클 불허
- 하나의 파일을 여러 사용자가 공유하기 때문에 삭제 시 문제점 발생
- 융통성이 있으며 기억 공간을 절약할 수 있으나 복잡
- 하나의 파일이 다수의 이름으로 존재
- 공유하고 있는 파일 제거 시 Dangling Pointer 발생 가능
- Unix 운영체제에서 사용

보안 유지 방식

외부 보안 : 천재지변으로부터 컴퓨터를 보호
내부 보안 : 운영체제/하드웨어 내장, 프로그램의 신뢰성 있는 운영/무결성 보장
사용자 인터페이스 보안 : 인증, 패스워드
암호화
- 비밀키 = 공통키 = 대칭키 = 관용키 = 단일키 = Private Key System
  - 암호화 키 = 복호화 키
  - DES, 평문을 암호화
- 공개키 = 비대칭키
  - 암호화 키(공개) != 복호화 키(보호)
  - 키 분배가 간단, 암호화 과정 복잡, 속도가 느림
  - RSA, PGP

Flynn

SISD : 개인 컴퓨터, Pipeline 기법
MISD : 실제 없음
SIMD : 대형 컴퓨터, Array Processor
MIMD : 분산/병렬 컴퓨터
- 교환형 다중 처리기 : 크로스바 교환 행렬(버스의 수 만큼 메모리 증가)

분산 시스템의 결함

링크 결함, 사이트 결함, 메시지의 분실

분산 처리 시스템의 계층 구조

하드웨어 ⇒ 기억 장치 ⇒ 프로세스 ⇒ 파일 시스템 ⇒ 사용자 응용

UNIX 기본 구성

쉘
- 명령의 입력을 받아 시스템 기능을 수행하는 명령 해석기
- 사용자 시스템 간 인터페이스 담당, 여러 가지 내장 명령어 보유
- 파이프라인 기능, 입출력 방향 지정

UNIX 특징

Pipe : 먼저 입력된 데이터를 먼저 처리하는 선형 구조(FIFO) 형태로 통신 경로 확보

UNIX 파일 시스템

부트 블록
실린더 블록
i-Node 테이블
- 사용자 ID, 그룹 ID, 보호모드, 블록 주소
- 처음 생성 시기, 마지막 사용 시기, 최종 수정 시기
- 파일 링크 수, 파일 속성
파일 테이블 블록

UNIX 주요 명령어

Mount : 파일 시스템에 새로운 파일 시스템을 서브 디렉터리에 연결할 때 사용

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SG Yoo.