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01 프로세스 개요

 

1) 프로세스의 정의

 

실행중인 프로그램

 

2) pcb(프로세스 제어블록)

 

저장정보

 

1) 프로세스의 현재 상태(준비, 대기, 실행 등의 프로세스 상태)

2) 포인터( 부모 프로세스에 대한 포인터, 자식 프로세스에 대한 포인터)

3) 프로세스 고유 식별자( 프로세스를 구분할 수 있는 고유번호)

4) 스케줄링 및 프로세스의 우선순위

 

3) 프로세스 상태 전이

 

 

 

4) 스레드

 

스레드는 프로세스 내에서의 작업 단위로서 시스템의 여러 자원을 할당받아 실행하는 프로그램의 단위이다.

 

스레드의 분류

 

사용자 수준의 스레드

커널 수준의 스레드

 

스레드 사용의 장점

 

- 하나의 프로세스를 여러 개의 스레드로 생성하여 병행성 증진

- 하드웨어, 운영체제의 성능과 응용 프로그램의 처리율을 향상

- 응용 프로그램의 응답 시간을 단축

- 스레드는 공통적으로 접근 가능한 기억장치를 통해 효율적으로 통신한다.

 

02 스케줄링 개요

 

 

1) 개요

 

대부분의 시스템은 다중 프로그래밍 방식으로 동작하는데 이는 여러 개의 프로세스를 주기억장치에 적재하여 실행 중이던 프로세스가 중앙처리장치 동작이 아닌 다른 사건이 발생하기를 기다리는 동안 다른 프로세스가 실행되도록 하여 중앙처리장치 이용률을 최대화하는 개념이다.

 

2) 스케줄링 기법

 

비선점 스케줄링

 

이미 할당된 cpu를 다른 프로세스가 강제로 빼앗아 사용할 수 없는 스케줄링 기법이다.

 

선점 스케줄링

 

하나의 프로세스가 cpu를 할당받아 실행할 때 우선순위가 높은 다른 프로세스가 cpu를 강제로 빼앗아 사용할 수 있는 스케줄링 기법이다.

 

3) 비선점 스케줄링

 

- FCFS 준비상태 큐에 도착한 순서에 따라 차례로 cpu할당 하는 기법

 

- SJF

 

SJF는 준비상태 큐에서 기다리고 있는 프로세스들 중에서 실행시간이 가장짧은 프로세스에게 cpu할당

 

- HRN

 

실행 시간이 긴 프로세스에 불리한 SJF 기법 보완

 

우선순위 =  (대기시간+서비스시간) / 서비스시간

 

우선순위를 계산하여 그 숫자가 가장 높은 것부터 낮은 순으로 우선순위가 부여된다.

 

- 우선순위 스케줄링

 

프로세스마다 우선순위를 부여하여 그 우선순위가 가장 높은 프로세스에게 먼저 cpu 할당

가장 낮은 순위를 부여받은 프로세스는 기아 상태가 발생 하여 aging해야 함.

 

4) 선점 스케줄링

 

- 선점 우선순위

 

우선순위 스케줄링과 동일하나, 선점할 수 있다는 차이

 

- SRT

 

선점가능한 SJF

 

- RR(라운드 로빈)

 

시분할 시스템을 위해 고안된 방식

 

FCFS 기법과 같이 준비상태 큐에 먼저 들어온 프로세스가 먼저 cpu를 할당받지만, 시간 할당량 동안만 실행한 후 실행이 완료되지 않으면 다음 프로세스에게 cpu를 넘겨주고 준비상태 큐의 가장 뒤로 배치된다.

 

- 다단계 큐

 

프로세스를 특정 그룹으로 분류할 수 있을 경우 그룹에 따라 각기 다른 준비상태 큐를 사용하는 기법이다.

 

프로세스 우선순위에 따라 시스템 프로세스, 대화형 프로세스, 편집 프로세스, 일괄 처리 프로세스 등으로 나누어 준비상태 큐를 상위, 중위, 하위 단계로 배치한다.

 

각 준비상태 큐는 독자적인 스케줄링을 가지고 있으므로 각 그룹의 특성에 따라 서로 다른 스케줄링 기법을 사용할 수 있다.

 

- 다단계 피드백 큐

 

특정 그룹의 준비상태 큐에 들어간 프로세스가 다른 준비상태 큐로 이동할 수 없는 다단계 큐 기법을 준비상태 큐 사이를 이동할 수 있도록 개선한 기법이다.

 

준비상태 큐마다 시간 할당량을 부여하여 그 시간 동안 완료하지 못한 프로세스는 다음 단계의 준비상태 큐로 이동된다.

 

상위 단계 준비상태 큐일수록 우선순위가 높고, 시간 할당량이 적다.

 

 

03 병행프로세스와 상호 배제

 

 

 

1) 병행 프로세스

 

두 개 이상의 프로세스들이 동시에 존재하며 실행 상태에 있는 것을 의미한다.

 

2) 임계 구역

 

임계 구역은 다중 프로그래밍 운영체제에서 여러 개의 프로세스가 공유하는 데이터 및 자원에 대하여 어느 한 시점에서는 하나의 프로세스만 자원을 사용하도록 지정된 공유 자원을 의미한다.

 

* 임계 구역에는 하나의 프로세스만 접근할 수 있으며, 해당 프로세스가 자원을 반납한 후에만 다른 프로세스가 자원이나 데이터를 사용할 수 있다.

 

* 임계 구역은 특정 프로세스가 독점할 수 없으며, 임계 영역에서 수행 중인 프로세스는 인터럽트가 불가능하다.

 

* 프로세스가 임게 구역에 대한 집입을 요청하면 일정 시간 내에 진입을 허락해야 한다.

 

3) 상호 배제 기법

 

상호 배제는 특정 프로세스가 공유 자원을 사용하고 있을 경우 다른 프로세스가 해당 공유 자원을 사용하지 못하게 제어하는 기법을 의미한다.

 

* 여러 프로세스가 동시에 공유 자원을 사용할 때 각 프로세스가 번갈아가며 공유자원을 사용하도록 하는 것으로, 임계구역을 유지하는 기법이다.

 

소프트웨어적 구현 방법

 

* 두 개의 프로세스 기준 : 데커 알고리즘, 피터슨 알고리즘

* 여러개의 프로세스 기준 : Lamport의 빵집 알고리즘

 

하드웨어적 구현 방법

 

* Test & Set 기법과 Swap 명령어 기법이 있다.

 

4) 동기화 기법

 

동기화 기법은 두 개 이상의 프로세스를 한 시점에서는 동시에 처리할 수 없으므로 각 프로세스에 대한 처리 순서를 결정하는 것으로, 상호 배제의 한 형태이다.

 

- 세마포어

 

* 세마포어는 '신호기', '깃발'을 뜻하며, 각 프로세스에 제어 신호를 전달하여 순서대로 작업을 수행하도록 하는 기법이다.

* 세마포어는 다익스트라가 제안하였으며, p와 v라는 두개의 연산에 의해서 동기화를 유지시키고 상호 배제의 원리를 보장한다.

 

* S는 P와 V연산으로만 접근 가능한 세마포어 변수로, 공유 자원의 개수를 나타내며 0과 1혹은 0과 양의 값을 가질 수 있다.

 

P연산 : while s<=0 do skip;  s =s -1  (자원이 점유중이면 기다리다가 사용할 수있으면 점유한다)

 

v연산 : s=s+1;

 

1. 프로세스가 자원을 사용하려고 할 경우 세마포어 변수를 통해 다른 프로세스가 자원을 점유하고 있는지 조사한다. 자원을 사용할 수

있으면 해당 자원을 점유한 후 자원이 점유되었다는 것을 알리고, 다른 프로세스가 이미 자원을 점유한 상태라면 자원을 사용할 수 있을 때까지 기다린다.

 

p연산 : 자원을 사용하려는 프로세스들의 진입 여부를 자원의 개수를 통해 결정하는 것으로 wait 동작이라 한다.

s = s-1; 자원 점유를 알리는 것으로, 자원의 개수를 감소시킨다.

 

2. 프로세스가 자원 사용을 마치면 자원을 반납하므로 자원의 사용을 위해 기다리는 프로세스에게 이 사실을 알린다.

 

v연산 : 대기중인 프로세스를 깨우는 신호로서 signal 동작이라고 한다.

s = s+1; 자원을 반납하였으므로 자원의 개수를 증가시킨다. 

 

 

- 모니터 

 

* 모니터는 동기화를 구현하기 위한 특수 프로그램 기법으로 특정 공유 자원을 프로세스에게 할당하는 데 필요한 데이터와 이 데이터를 처리하는 프로시저로 구성된다. 

 

* 모니터 내의 공유 자원을 사용하려면 프로세스는 반드시 모니터의 진입부를 호출해야 한다.

 

* 외부의 프로시저는 직접 액세스 할 수 없다.

 

* 모니터의 경계에서 상호 배제가 시행된다.

 

* 모니터에는 한 순간에 하나의 프로세스만 진입하여 자원을 사용할 수 있다.

 

* 모니터에서는 Wait와 Signal 연산이 사용된다.

 

 

 

04 교착상태

 

 

1) 교착상태 개요

 

- 교착상태(Dead Lock)은 상호 배제에 의해 나타나는 문제점으로, 둘 이상의 프로세스들이 자원을 점유한 상태에서 서로 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원을 요구하며 무한정 기다리는 현상을 의미한다.

 

- 아래 그림과 같이 자동차들이 현재 위치한 길을 점유함과 동시에 다른 차가 사용하는 길을 사용하려고 대기하고 있지만 다른 길을 사용할 수 없으며 현재 길에서도 벗어나지 못하는 상태이다.

 

2) 교착상태 발생의 필요 충분 조건

 

교착상태가 발생하기 위해서는 다음의 네 가지 조건이 충족되어야 하는데, 이 네 가지 조건 중 하나라도 충족되지 않으면 교착상태가 발생하지 않는다.

 

상호 배제 - 한 번에 한 개의 프로세스만이 공유 자원을 사용할 수 있어야 한다.

 

점유와 대기 - 최소한 하나의 자원을 점유하고 있으면서 다른 프로세스에 할당되어 사용되고 있는 자원을 추가로 점유하기 위해 대기하는 프로세스가 있어야 한다.

 

비선점- 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없어야 한다.

 

환형 대기 - 공유 자원과 공유 자원을 사용하기 위해 대기하는 프로세스들이 원형으로 구성되어 있어 자신에게 할당된 자원을 점유하면서 앞이나 뒤에 있는 프로세스의 자원을 요구해야 한다.

 

3)  교착상태 해결 방법

 

- 예방 기법

 

교착 상태 예방 기법은 교착상태가 발생하지 않도록 사전에 시스템을 제어하는 방법으로, 교착상태 발생의 네 가지 조건 중에서 어느 하나를 제거함으로써 수행된다..

 

* 상호 배제 부정 - > 한번에 여러개의 프로세스가 공유자원을 사용할 수 있도록 한다.

 

* 점유 및 대기 부정 -> 프로세스가 실행되기 전 피요한 모든 자원을 할당하여 프로세스 대기를 없애거나 자원이 점유되지 않은 상태에서만 자원을 요구하도록 한다.

 

* 비선점 부정 -> 자원을 점유하고 있는 프로세스가 다른 자원을 요구 할 때 점유하고 있는 자원을 반납하고, 요구한 자원을 사용하기 위해 기다리게 한다.

 

* 환형 대기 부정 -> 자원을 선형 순서로 분류하여 고유 번호를 할당하고, 각 프로세스는 현재 점유한 자원의 고유 번호보다 앞이나 뒤 어느 한쪽 방향으로만 자원을 요구하도록 하는 것이다.

 

- 회피 기법

 

교착상태 회피 기법은 교착상태가 발생할 가능성을 배제하지 않고 교착상태가 발생하면 적절히 피해나가는 방법으로, 주로 은행원 알고리즘이 사용된다.

 

* 은행원 알고리즘

 

* 은행원 알고리즘은 은행에서 모든 고객의 요구가 충족되도록 현금을 할당하는 데서 유래한 기법이다.

* 각 프로세스에게 자원을 할당하여 교착상태가 발생하지 않으며 모든 프로세스가 완료될 수 있는 상태를 안전상태, 교착상태가 발생할 수 있는 상태는 불안전 상태라고 한다.

* 은행원 알고리즘을 적용하기 위해서는 자원의 양과 사용자 수가 일정해야 한다.

* 은행원 알고리즘은 프로세스의 모든 요구를 유한한 시간 안에 할당하는 것을 보장한다.

 

 

- 회복 기법

 

교착상태 회복 기법은 교착상태를 일으킨 프로세스를 종료하거나 교착상태의 프로세스에 할당된 자원을 선점*하여 프로세스나 자원을 회복하는 것을 의미한다.

 

프로세스 종료 - 교착상태에 있는 프로세스를 종료

 

자원 선점 - 교착상태의 프로세스가 점유하고 있는 자원을 선점하여 다른 프로세스에게 할당

 

 

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01 시스템 소프트웨어

 

시스템 소프트웨어는 시스템 전체를 작동시키는 프로그램이다. 프로그램을 주기억 장치에 적재시키거나 인터럽트 관리 장치 관리 언어어 번역등을 담당한다.

 

분류 - 제어프로그램, 처리 프로그램

 

제어프로그램 - 시스템 전체의 작동 상태 감시, 작업의 순서 지정, 작업에 사용되는 데이터 관리

 

작업 제어 프로그램 예) job scheduler(프그램 실행 순서 정하고 준비), master scheduler(사용자가 명령을 입력한 후 엔터누르면 마스터 스케쥴러가 명령 받아들여 명령에 대한 프로그램 찾아 실행)

 

처리프로그램 - 제어 프로그램의 지시를 받아 사용자가 요구한 문제 해결

 

ex) 언어 번역 프로그램, 서비스 프로그램

 

02 운영체제 개념

 

컴퓨터시스템의 자원관리

 

컴퓨터개론 파트 참고

 

03 운영체제 운용 기법

 

1) 일괄처리 시스템

 

일정량 또는 일정기간 동안 데이터를 모아서 한꺼번에 처리하는 방식이다.

 

2) 다중 프로그래밍 시스템

 

다중 프로그래밍 시스템은 하나의 CPU와 주기억장치를 이용하여 여러 개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식이다.

 

3) 시분할 시스템

 

시분할 시스템은 여러 명의 사용자가 사용하는 시스템에서 주 컴퓨터가 사용자들의 프로그램을 번갈아가며 처리해 줌으로써 각 사용자에게 독립된 컴퓨터를 사용하는 느낌을 주는 것이다.

 

4) 다중 처리 시스템

 

여러개의 cpu와 하나의 주기억 장치를 이용하여 여러개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식

 

5) 실시간 처리 시스템

 

실시간 처리 시스템은 데이터 발생 즉시, 또는 데이터 처리 요구가 있는 즉시 처리

 

6) 분산 처리 시스템

 

여러 개의 컴퓨터를 통신 회선으로 연결하여 하나의 작업을 처리하는 방식이다.

 

 

04 컴파일러와 인터프리터

 

저급언어 - 기계어, 어셈블리어(기게어와 1:1로 대응되는 기호)

 

고급언어(컴파일러 언어) 

 

1) 컴파일러와 인터프리터

 

- 컴파일러

 

컴파일러는 고급언어로 작성된 프로그램 전체를 목적 프로그램으로 번역한 후 링킹작업을 통해 컴퓨터에서 실행 가능한 실행 프로그램을 생성한다.

 

- 인터프리터

 

인터프리터는 고급 언어로 작성된 프로그램을 한 줄 단위로 받아들어 번역하고 실행.

 

05 어셈블리어와 어셈블러

 

1)어셈블리어 개요

 

사용자가 이해하기 어려운 기계어 대신에 명령기능을 쉽게 연상할 수 있는 기호를 제공

 

어셈블리어 명령어 형식은 Label OP Operand 로 구성(명령코드, 피연산자)

 

Label은 데이터를 기억할 기억장소, 또는 분기할 위치, 기호 상수 등에 대한 기호를 기술하는 부분

 

2) 어셈블러와 어셈블 과정

 

어셈블러는 어셈블리어로 작성된 원시 프로그램을 기계어로 된 목적프로그램으로 어셈블하는 언어 번역 프로그램이다

 

 

06 매크로의 개념 및 특징

 

* 매크로는 프로그램 작성 시 한 프로그램 내에서 동일한 코드가 반복될 경우 반복되는 코드를 한 번만 작성하여 특정 이름으로 정의한 후 그 코드가 필요할 때마다 정의된 이름을 호출하여 사용하는 것이다.

 

* 매크로는 문자열 바꾸기와 같이 매크로 이름이 호출되면 호출된 횟수만큼 정의된 매크로 코드가 해당 위치에 삽입되어 실행된다.

 

* 사용자의 반복적인 코드 입력을 줄여준다.

 

07 컴파일러 링커 로더

 

컴파일러 - 고급언어를 컴퓨터가 인식할 수 있도록 기계어로 번역된 목적파일로 바꿔주는 것

링커 - 목적파일을 실핼가능 한 파일로 만들어 주는 프로그램

링킹 - 이때 여러개의 목적파일을 하나의 파일로 합치는 작업을 수행하여 실행프로그램을 만든다

로더 - 실행프로그램을 주기억 장치에 로드해서 실행하게 한다.

 

 

 

 

 

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01 프로그래밍 언어 구문의 정의

 

 

BNF 표기법

 

규칙 1 : <식별자> :: = <영문자> | <식별자><영문자> | <식별자><숫자>

규칙2 : <영문자> ::= A | B | C | ... | Y | Z

규칙3 : <숫자> ::= 0 | 1 | 2 | ... | 8 | 9

 

규칙 1 : <배정문> ::= <식별자> = <식>

규칙 2 : <식> ::= <식>+ <식> | <식> - <식> | <식별자> | <수>

규칙 3 : <식별자> ::= <영문자> | <식별자><영문자> | <식별자><숫자>

규칙 4 : <수> ::= <수><숫자> | <숫자>

규칙 5 : <영문자> ::= A | B | C ... | Y | Z

규칙 6 : <숫자> ::= 0 | 1 | 2 ... | 8 | 9

 

 

<배정문>

<식별자> = <식>

<식별자><영문자> = <식>

<영문자><영문자> = <식>

<영문자><영문자> = <식>-<식>

<영문자><영문자> = <식별자> - <식>

<영문자><영문자> = <영문자> - <식>

<영문자><영문자> = <영문자> - <수>

<영문자><영문자> = <영문자> - <숫자><숫자>

A<영문자> = <영문자> - <숫자><숫자>

AA = <영문자> - <숫자><숫자>

AA = B - 2<숫자>

AA = B - 20

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01 운영체제 개요

 

1) 운영체제 시작

 

컴퓨터가 부팅되면 ROM에 저장된 바이오스라는 프로그램이 실행되고 바이오스는 하드웨어 장치의 상태를 검사한 후 보조기억장치의 부트섹터에 저장된 부팅 프로그램을 주기억 장치로 이동시킨다.

 

부팅 프로그램은 보조기억장치의 운영체제를 주기억장치로 이동시키고 운영체제의 첫 번째 명령어가 실행되도록 분기한다.

 

2) 운영체제 기능

 

컴퓨터 시스템의 자원관리  - 1.프로세스 관리(스케쥴링 등) 2. 주기억 장치 관리 3. 파일관리

 

 

02 프로세스 관리

 

프로세스는 주기억장치에 있으며 하드웨어르 동작시키는 능동적인 존재.

 

1) 프로세스 제어블록

 

프로세스는 PCB라는 프로세스 제어블록을 가진다.

 

임의의 프로세스가 생성되면 이 프로세스의 정보를 저장하는 새로운 프로세스 제어 블록이 생성되고 이 프로세스가 종료될때 같이 사라진다.

 

2) 프로세스의 상태

 

프로세스 상태에 대한 이미지 검색결과

 

 

2) 문맥전환(context swithing)

 

- 프로세스가 종료된경우

-> 다른 프로세스의 제어블록이 준비큐의 가장 앞에 위치하게 된다. B의 PCB의 일부 정보가 cpu의 레지스터에 저장된다.

 

- 프로세스가 cpu를 오래 차지하고 있는 경우

-> 프로세스A를 멈춰 준비상태가 되게 하고 프로세스B의 제어블록을 준비큐의 가장 앞에 위치시킨다. 중앙처리장치의 일부 레지스터에 저장되어 있는 프로세스A의 정보를 프로세스A 제어 블록으로 저장하고 , 프로세스 B의 프로세스 제어 블록의 일부 정보를 중앙처리장치의 레지스터에 저장한다.

 

-   프로세스A에 디스크 입출력 명령이나 sleep 명령이 발생한 경우

-> 준비 큐에서 제거하여 대기큐로 보내고 준비 상태에 있는 한 프로세스를 실행하게 한다.

 

3) 프로세스 스케쥴링

 

- FCFS

 

먼저 도착한 프로세스를 먼저 서비스하는 방법이다.

 

- SRT(선점형 SJF)

 

현재 실행중인 프로세스의 남은 시간과 준비상태 큐에 도착한 프로세스의 실행시간을 고려하여 가장 짧은 실행시간을 요구하는 프로세스에게 cpu를 할당 

 

- SJF(비선점형 SJF) Shortest Job First

 

현재 실행중인 프로세스의 남은 시간(버스트 시간) 중 가장 짧은 프로세스에게 cpu 할당하고 준비큐에 새로운 프로세스가 도착하여도 현재 진행중인 작업을 끝낸다.(비선점)

 

- RR

 

시간 할당량 동안 중앙처리장치를 할당받아 실행된다.

 

- Priority

 

우선 순위가 가장 높은 프로세스에게 cpu를 할당한다.

 

기아현상이 문제가 될수 있으므로 에이징기법을 사용해 해결한다.

 

에이징 - 일정 시간 동안 실행되지 않으면 우선순위를 한 단계씩 높이는 방법이다.

 

 

 

03 주기억장치 관리

 

주기억장치는 1. 현재 실행중인 프로그램과 2. 이 프로그램이 필요로 하는 데이터를 일시적으로 저장하는 장치이다.

 

 

1) 단순한 구조의 주기억장치 관리

 

단일 연속 주기억장치 관리

 

주기억장치에 운영체제 외에 한개의 사용자 프로그램만 저장하는 관리 기법.

 

분할 주기억장치 관리

 

대부분의 시스템은 단일 프로그래밍이 아니라 다중 프로그래밍 방식으로 동작하여 여러개의 프로세스를 주기억장치에 저장해서 동작시킨다.

 

운영체제 이외에 영역을 분할하여 프로세스를 저장한다.

 

이때 새롭게 생성된 프로세스를 주기억장치에 할당하려면 세가지 방식을 사용한다.

 

할당방식 - 최초 적합, 최적 적합, 최악 적합

 

2) 가상메모리

 

실행될 프로그램이 주기억장치 보다 크거나 여러 개인 경우에는 주기억장치 공간의 부족으로 인해 프로그램이 제대로 실행되지 못할 수 있다.

 

-> 당장 실행에 필요한 부분만 주기억 장치에 저장하고 나머지는 보조기억장치에 두고 동작하도록 하여 문제해결.

 

프로그램을 일정한 크기의 페이지로 나누고 페이지단위로 주기억장치에 올리며 동작하는 페이징을 구현한다.

 

3) 페이징

 

가상 메모리(보조기억장치, 하드또는 ssd) 공간을 일정한 크기의 페이지로 나누어 관리하는 방법으로 주기억장치의 페이지에 해당하는 부분을 페이지 프레임이라고 한다.

 

각 페이지가 주기억장치의 어느 프레임에 저장되는지를 나타내는 테이블을 운영체제가 관리하는데, 이를 페이지 테이블이라고 한다.

 

 

4) 페이지 교체 알고리즘

 

새로운 페이지를 주기억장치에 저장할 때 비어있는 프레임이 없으면 새로운 페이지를 저장하기 위해 주기억장치에서 제거할 페이지를 결정해야 한다. 이렇게 제거할 페이지를 결정하는 동작을 페이지 교체라고 한다.

 

- FIFO

 

가장 먼저들어온 페이지를 제거

 

- LRU(Least Recently Used)

 

가장 오랫동안 사용되지 않았던 페이지를 선택해서 제거하는 기법

 

- LFU(Least Frequently Used)

 

가장 사용 빈도가 낮은 페이지를 선택해서 제거하는 방법.

 

 

04 파일관리

 

 

1) 윈도우의 파일시스템

 

FAT, NTFS

 

- FAT

 

시스템영역과 데이터영역으로 구분하고 시스템영역은 부트레코드, FAT, 루트디렉토리로 구성된다.

 

시스템영역 설명

 

* 부트레코드는 컴퓨터를 처음 켰을때 동작하는 프로그램을 저장하고 있는 영역 운영체제를 주기억장치로 올리는 역할.

 

* FAT 은 데이터영역의 어느 부분이 사용되고 있는지의 여부를 나타낸다.

 

* 디렉토리는 디스크에 저장된 파일들에 대한 정보를 보관하는 장소이다.

 

데이터영역 설명

 

* 클러스터로 나누어진다.

 

저장방법

 

디렉토리 아래에 파일이나 디렉토리를 생성하고 클러스터에 용량에 해당하는 만큼 배정한다.

FAT 테이블에는 클러스터 번호를 저장하고 파일의 끝이면 대응되는 FAT 테이블 클러스터 번호에는 끝을 의미하는 값을 저장한다.

 

2) 유닉스 파일시스템

 

부트블록, 수퍼블록, inode List, 데이터블록 으로 구성된다.

 

* 부트블록 : 운영체제를 주기억장치에 올리는 역할을 하는 프로그램이 들어있다.

 

* 수퍼블록 : 디스크에 대한 다양한 정보를 저장(inode 리스트 크기, 사용중인 블록수)

 

* inode_List : inode들을 모아놓은 곳이다. 한 블록에 여러개의 inode를 저장하고 있다.

 

* 데이터블록 : 일반적인 파일과 디렉토리 그리고 간접블록을 저장하는 영역이다.

 

- inode

 

파일 및 디렉토리에 대한 다양한 정보를 저장하는 곳으로 파일마다 하나씩 부여된다.

 

저장정보 : 파일형식, 접근권한, 10개의 직접 블록포인터, 간접블록 포인터(단일,이중,삼중)

 

- 저장방법

 

A디렉토리 아래에 B파일을 생성하고 데이터블록에 B 파일 블럭을 생성하고 B 파일의 정보를 inode에 저장한다.

그리고 A디렉토리에 B파일의 이름과 inode번호를 저장하고 B파일 블럭에는 . ..과 해당하는 inode번호를 저장한다.

 

파일의 크기가 큰 경우에는 직접블록포인터 10개로 할당된 모든 데이터블록을 가리킬 수 없으므로 간접 블록포인터를 이용하여 데이터블록에 할당된 간접블록을 가리키게 하고 간접블록에 포인터를 저장한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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01 하드웨어 구성

 

1) 중앙처리장치(cpu)

 

제어장치 연산장치 레지스터로 구성

 

제어장치 - 명령어 해석, 동작 지시

연산장치 - 산술연산, 논리연산 ALU

레지스터 - 명령어, 데이터, 연산결과 저장

 

 

명령어 처리 3단계

 

fetch - decode - execute

 

2) 레지스터

 

범용 레지스터 - 연산 관련 데이터 저장

특수 목적 레지스터 1. 프로그램 카운터 - 다음 실행 명령어 주기억장치 주소 저장

                             2. 명령어 레지스터 - 현재 실행 중인 명령어를 저장한다.

                             3. 스택 포인터 - 스택의 주소

 

 

3) 주기억장치

 

 

중앙처리 장치와 사이의 버스

 

1. 주소버스 - 주기억장치의 어느 위치에서 데이터를 읽을지 쓸지

2. 데이터버스 - 주기억장치로 부터 읽거나 쓸 데이터

3. 제어버스 - 읽을지 쓸지

 

 

02 프로그램 명령어

 

명령어 종류 - 1.데이터 전송 명령어 2. 연산 명령어 3. 분기 명령어

 

1) 데이터 전송 명령어

mov A B - b의 값을 a로 전송

push ax - 레지스터 ax에 저장된 값을 스택에 삽입

pop bx - 스택 포인터 값을 1감소시키고 스택의 데이터를 bㅌ에 저장

 

 

2) 연산 명령어

 

add ax bx - ax bx 레지스터 값 더해 ax에 저장

and ax bx - ax bx 를 and 논리연산 후 ax에 저장

cir ax 2 - ax를 오른쪽으로 2비트 순환 시프트(오른쪽에서 빠져나간 비트를 왼쪽에 위치시킴) 하고 ax에 저장

shr ax b - ax를 오른쪽으로 b이동 하고 왼쪽의 비는 곳에 0 저장

 

 

3) 분기 명령어

 

jump 100 - 주기억 장치 주소 100으로 분기하는 명령어

call 100 - pc에 저장되있는 주소를 스택에 저장하고 다른 위치로 분기하는 명령어 다른 위치로 분기하여 실행이 끝나 Return 값을 만나면 스택에 있는 주소를 다시 불러와 그곳부터 실행한다.

 

 

 

03 프로그램 실행동작

 

요약

1) 주소버스에 프로그램 카운터에 저장된 값을 보내고 제어버스에 읽기 제어 신호를 보낸다.

2) 프로그램 카운터 값을 증가 시킨다 (fetch)단계

3) 제어 장치는 IR레지스터를 해독하여 (decode)

4) 해당 명령어 동작을 제어버스 데이터버스 주소버스를 이용해 실행한다.

 

 

주기억장치는 저장된 정보를 관리하기 편하고 각 위치를 구분하기 위해 바이트 또는 워드 단위로 분할해 주소를 할당한다.

 

프로그램 명령어는 명령코드와 피연산자 부분으로 이루어진다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1) 중요한 부울대수 법칙

 

(A+B)+C = A+(B+C)

(A*B)*C = A*(B*C)

 

 

A*(B+C) = A*B+A*C

A+(B*C) = (A+B)*(A+C)

 

이다. 이외에 드모르간 법칙도 성립 하는데 + ->* ,*->+로 바뀜

 

 

2) 게이트

 

xor,nor등  생략

 

3) 논리회로

 

반가산기는 바로 아랫자리 연산에서 발생한 자리 올림수는 처리하지 못한다.

자리올림수 비트를 고려하여 입력이 3개인 가산기를 전가산기라고 한다.

 

 

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01 진수변환

 

1) 다른 진수의 10진수로의 변환

 

ex) 27.42(8진수) = 2*8^1 + 7*8^0 + 4*8^-1 + 2*8^-2

 

2) 10진수의 다른 진수로 변환

 

소수점 윗자리는 진수로 계속 나누어 나머지를 구해내고 소수점 아래 자리는 진수를 곱하여 캐리를 구해서 알아낸다.

 

3) 2진수의 2^n 진수로 변환

 

소수점을 기준으로 n자리씩 묶어 변환한다.

 

4) 2^n진수의 2진수로의 변환

 

소수점을 기준으로 n자리씩 풀어준다.

 

   A     1    .   6(16진수)

1010  0001   0110

 

5) p진수를 q진수로 변환하기

 

p진수를 10진수로 변환하고 다시 10진수를 q진수로 변환한다.

 

 

 

02 컴퓨터 문자표현

 

 

1) ASCII

 

아스키코드 - 7비트를 기준으로 문자표현 128개의 문자 표현가능.

 

2) 유니코드

 

문자를 16비트로 표현하므로 최대 65536자 표현가능

 

3) 텍스트 압축

 

- 런렝스 코딩 -> 반복문자*탈출문자*반복횟수 

 

- 허프만 코딩

 

 

 

 

 

03 컴퓨터 정수표현

 

1) 2의보수

 

컴퓨터에서 정수를 표현하는 대표적인 방법은 2의 보수이다.(컴퓨터구조 페이지에 자세한 설명)

 

5-> 0101 -> 0은 1로, 1은 0으로 변환 -> 1010 - > 1을 더함 -> 1011

 

최상위 비트는 부호비트이다.

 

4비트인 경우에 표현할 수 있는 최대값은 2^3-1 최소값은 -2^3 이다

 

즉 -2^(n-1) ~ 2^(n-1)-1 표현가능

 

 

2) 정수의 덧셈과 뺄셈

 

음수인 경우에 2의 보수로 표현해서 더해주면 된다

 

그런데 30000 + 30000 인경우에는 2의 보수로 표현하고 더하면 이상한 값이 나오는데 표현할 수 있는 최대값을 넘었기 때문이다

 

이런 오류를 오버플로우라고 한다.

 

 

 

03 컴퓨터 실수 표현

 

 

 

1) 가수(mantissa), 밑수(radix), 지수(exponent) 3개의 부분으로 이루어진다.

 

m*r^e

 

-0.001101*2^2   -> -1.101*2^-1   (정규화)

 

지수 -1 인데 바이어스된 지수를 써야하므로 127 더해준다

 

cf. 바이어스된 지수를 쓰는 이유는 음의 지수를 나타내기 위함이다 .

 

-1+127 = 126

 

따라서 실수표현은

 

1                01111110   101000000000000000000000 이다.

최상위비트  지수(126)   가수

 

 

2) 실수 덧셈 뺄셈

 

작은 지수를 큰 지수에 맞춰 통일하고 가수를 더하고 정규화 시킨다.

 

이때 가수 부분의 자리가 부족해 가수의 일부분이 절단되는 오류를 라운드 오프 오류라고 한다.

 

 

 

 

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