컴퓨터 시스템 구조 각각의 디바이스를 통제하는 것은 CPU의 역할이 아니라 각각에 붙어있는 Device Controller의 역할임 / 작은 CPU와 같은 역할을 함 CPU의 작업 공간이 Memory인 것처럼 각각의 디바이스의 작업공간을 Local Buffer라고 함 CPU 안에는 메모리보다 빠르면서 정보를 저장할 수 있는 작은 공간인 Register가 있음 CPU안에 Mode bit이 있는데, CPU에서 실행되고 있는 것이 운영체제인지, 사용자 프로그램인지 구분하는 역할을 함 CPU는 Memory에 있는 다음 명령을 가져와서 처리하는 작업을 반복함. 그 과정 중에 디바이스에서 scanf같은 Input 요청 등이 들어오면 CPU 는 각각의 컨트롤러 에게 작업을 지시함. 그리고 그 결과는 Interrupt

운영체제란 무엇인가? 운영체제 (Operating System, OS) 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층 커널 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분 좁은 의미의 운영체제 : 커널 넓은 의미의 운영체제 : 커널 + 각종 주변 시스템 운영체제의 목적 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경 을 제공 운영체제의 분류 동시 작업 가능 여부 단일 작업(Single Tasking) - 한 번에 하나의 작업만 처리 다중 작업(Multi Tasking) - 동시에 두 개 이상의 작업을 처리 사용자의 수 단일 사용자(Single User) 다중 사용자(Multi User) 처리 방식 일괄 처리(

동기식 입출력 비동기식 입출력 동기식 입출력 : I/O를 요청한 후에 I/O 장치로부터 작업이 완료된 후에야 사용자 프로그램이 다른 일을 할 수 있는 것 비동기식 입출력 : I/O를 요청한 후에 작업이 끝나기를 기다리지 않고 제어가 사용자 프로그램에 즉시 넘어가는 것 작업이 끝났다는 것은 인터럽트를 통해서 알려줌 구현 방법 1 : CPU도 낭비지만 하나의 I/O장치가 하나의 작업 밖에 못함 구현 방법 2 : I/O를 요청한 프로그램은 어차피 일을 못하니까 그 프로그램을 제외하고 다른 프로그램에 CPU를 넘겨줌 DMA (Direct Memory Access) 서로 다른 입출력 명령어 방식1 : Memory Address를 통해 메모리에 접근하고, 별도의 Device Address를 통해 Device에 접근하

프로세스는 부모 프로세스에 의해 생성되며, fork()와 exec() 시스템 콜을 통해 관리된다. 종료 시 exit() 시스템 콜로 종료되고, 부모는 wait()를 통해 자식의 데이터를 받는다.

프로세스는 CPU의 상태에 따라 Running, Ready, Blocked, New, Terminated로 나뉘며, PCB를 통해 관리된다. 문맥 교환은 프로세스 간 CPU를 전환하는 과정으로, 스케줄러는 프로세스의 실행 순서를 결정한다. Blocked 상태는 작업 대기 중이며, Suspended 상태는 외부에서 정지된 상태를 의미한다.

쓰레드는 프로세스 내에서 CPU 수행 단위를 여러 개로 나누어 자원을 공유하고 오버헤드를 줄이는 방법이다. 스레드를 사용하면 빠른 응답성과 메모리 절약이 가능하며, 멀티프로세서 환경에서 병렬성을 높일 수 있다. 커널 스레드와 사용자 스레드로 구현할 수 있다.

데이터 접근 시 경쟁 상태가 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위해 프로세스 간 실행 순서를 정하고 Lock을 사용하는 것이 중요하다. 커널 모드에서의 Context Switch와 인터럽트 처리 시 Race Condition을 방지하기 위한 방법도 설명된다.

CPU 스케줄링은 CPU와 I/O 버스트의 개념을 다루며, 다양한 스케줄링 알고리즘(FCFS, SJF, Priority Scheduling, Round Robin 등)을 통해 프로세스의 효율적인 실행을 목표로 한다. 각 알고리즘은 대기 시간, 응답 시간, 처리량 등을 최적화하는 방식으로 작동하며, 멀티레벨 큐와 피드백 큐를 통해 프로세스의 우선순위를 조정할 수 있다.

공유 데이터에 접근하는 Critical Section 문제를 해결하기 위해 상호 배제, 진행, 유한 대기 조건을 충족해야 하며, 세마포어와 다양한 알고리즘을 통해 동시 접근을 관리할 수 있다. Block/Wakeup 방식이 일반적으로 더 좋지만, Critical Section이 짧을 경우 Busy-wait 방식이 유리할 수 있다.

교착 상태(Deadlock) 일련의 프로세스가 서로가 이미 가지고 있는 자원을 기다리면서 block되어 있는 상태 데드락 발생의 네 가지 조건 상호배제: 매 순간 하나의 프로세스만 자원을 사용할 수 있음 비선점: 프로세스가 자원을 강제로 빼앗기지 않고 스스로 내어놓음 점유 대기 : 자원을 가진 프로세스가 다른 자원을 기다릴 때 보유한 자원을 내놓지 않고 계속 가짐 순환 대기 : 자원을 기다리는 프로세스 간에 사이클이 형성되어야 함 자원 할당 그래프 사이클이 생기면 Deadlock 근데 자원 안의 instance의 개수가 중요한데, instance의 개수가 여러 개면 데드락이 발생하는지 따져봐야함 데드락의 처리 방법 Deadlock Prevention 데드락을 미연에 방지하는 방법 중 Prevention은 가