[정보처리기능사 실기] 운영체제 기초 활용(2)

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[정보처리기능사 실기] 운영체제 기초 활용(1)

 

4. 프로세스 스케줄링

프로세스: 운영체제가 관리하는 실행의 단위로 실행 중인 프로그램이라 한다.

 

프로세스 제어 블록(PCB: Process Control Block)

• 정의: 운영체제가 프로세스에 대한 중요한 정보를 저장해 놓을 수 있는 저장 장소
• 각 프로세스는 고유의 PCB를 가진다.
• 프로세스가 생성될때 고유의 PCB가 생성되고, 종료되면 PCB는 제거된다.
• PCB에 저장되는 정보: 프로세스의 현재 상태, 프로세스의 우선순위, CPU 레지스터 정보 등등..

 

프로세스 상태 전이

프로세스 상태 전이도

• 준비(Ready) 상태: 프로세스 준비 큐에서 실행을 준비하고 있는 상태로, CPU를 할당받기 위해 기다리고 있는 상태
• 실행(Running) 상태: 준비 큐에 있는 프로세스가 CPU를 할당받아 실행되는 상태
• 대기(Block) 상태: 프로세스가 입/출력 처리가 필요하면 현재 수행 중인 프로세스가 입/출력을 위해 대기 상태로 전이된다.

 

스레드(Thread)의 개념

• 제어의 흐름을 의미하며 프로세스에서 실행의 개념만을 분리한 것으로 프로세스의 일부 특성을 갖고 있기 때문에 경량(light weight) 프로세스라고도 한다.
• 프로세스의 실행 부분을 담당함으로써 실행을 기본 단위가 된다.
• 소속된 프로세스의 자원과 메모리를 공유한다.
• 다중 스레드는 프로세스의 생성이나 문맥 교환 등의 오버헤드를 줄여 운영페제의 성능을 개선한다.

 

프로세스 스케줄링

1. 프로세스 스케줄링의 개념

• 프로세스의 생성 및 실행에 필요한 시스템의 자원을 해당 프로세스에 할당하는 작업을 뜻한다.
• 스케줄링의 기법은 비선점 기법과 선점 기법으로 구분된다.

2. 프로세스 스케줄링의 목적

• 모든 작업들에 대한 공정성을 유지하기 위한 방법
• 단위 시간당 처리량을 최대화, 응답 시간, 반환 시간, 대기 시간 및 오버헤드 최소화

3. 비선점(Non-preemptive) 스케줄링

• CPU에 할당받으면 다릉 프로세스가 CPU를 강제적을 빼앗을수 없는 방식이다.

4. 선점(Preemptive) 스케줄링

• 한 프로세스가 CPU르 할당받아 실행 중이라도 우선순위가 높은 다른 프로세스가  CPU를 강제적으로 빼앗을 수 있는 방식이다.

 

비선점 스케줄링 종류

기법	설명
FCFS(First Come First Service)	준비상태 큐에 도착한 순서대로 CPU를 할당하는 기법
SJF(Shortest Job First)	대기하는 프로세스들 중에서 실행시간이 가장 짧은 프로세스에게 먼저 CPU를 할당하는 기법
HRN(Highest Response-ratio Next)	어떤 작업이 서비스 받을 시간과 그 작업이 서비스를 기다린 시간으로 결정되는 우선순위에 따라 CPU를 할당하는 기법
기한부(Deadline)	작업이 주어진 특별한 시간이나 만료시간 안에 완료되도록 하는 기법
우선순위(Priority)	대기하는 프로세스에게 부여된 우선순위가 가장 높은 프로세스에게 먼저 CPU를 할당하는 기법

 

선점 스케줄링 종류

 

기법	설명
SRT(Shortest Remaining Time)	실행 중인 프로세스의 남은 시간과 준비상태 큐에 도착한 프로세스의 실행 시간을 비교해서 실행 시간이 더 짧은 프로세스에 CPU를 할당하는 기법
RR(Round Robin)	주어진 시간 할당량 안에 작업을 마치지 않으면 준비완료 리스트의 가장 뒤로 배치하는 기법
다단계 큐(MQ, Multi-level Queue)	프로세스들을 우선순위에 따라 단계별 준비 큐에 배치하는 기법
다단계 피드백 큐(MFQ, Multi-level Feedback Queue)	각 준비상태 큐마다 부여된 시간 할당량 안에 완료하지 못한 프로세스는 다음 단계의 준비상태 큐로 이동하는 기법

 

 

문맥교환(Context Switching)

• 현재 CPU 를 사용하여 실행되고 있는 프로세서의 상태 정보를 저장하고,앞으로 실행될 프로세스의 상태 정보를 설정한 다음에 중앙처리장치를 할당하여 실행이 되도록 하는 작업

 

병행 프로세스

• 두 개 이상을 프로세스들이 동시에 실행 상태에 있는 것을 의미한다.
• 여러 프로세스들이 독립적으로 실행되는 것을 독립적 병행 프로세스라고 하며, 서로 협력하며 동시에 실행되는 것을 병행 프로세스라고 한다.

 

교착 상태(DeadLock)

• 교착 상태는 서로 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원을 요구하며 무한정 기다리는 현상이다.
• 교착 상태는 상호배제, 점유 및 대기, 비선점, 환형 대기의 4가지 발생 조건을 모두 만족해야만 발생한다.
• 교착 상태를 해결하기 위해서는 예방, 회피, 발견, 회복의 방법이 있다

 

5. 환경변수

• 시스템 소프트웨어의 동작에 영향을 미치는 동적인 값들의 모임이다.
• 주요 특징: 구성(변수명의 값), 내용(시스템의 기본 구성)

 

Windows 주요 환경변수

- 환경변수명 사용시 변수명 앞뒤에 '%' 를 추가한다.

 

UNIX/LINUX 주요 환경변수

- 환경변수명 사용 시 변수명 앞에 '$'를 추가한다.

 

6. 운영체제의 종류 및 Shell Script

 

운영체제의 종류

1. windows

• 마이크로소프트사에서 발표하고 있는 컴퓨터 운영체제
• GUI(Graphic Usr Interface)이며, 선점형 멀팉스킹으로 수행된다.
• PnP(Plug and Play)가 지원된다.

 

2. MS-DOS(Microsoft Disk Operating System)

• CUI(Charactor User Interface)이며, Single-User, Single-Task의 특징을 가진다.
• 트리 구조 파일 시스템이다.
• 내부 명령어: 명령어 처리 루틴이 메모리에 상주하는 명령어(DIR, COPY, TYPE, CLS 등)
• 외부 명령어: 디스크에 파일로 저장된 명령어(FORMAT, DISKCOPY, DISKCOMP 등)

 

3. 유닉스(UNIX)

• 이식성이 높으며, 대화식 운영체제이다.
• C언어라는 고급 프로그래밍 언어로 커널까지 작성된 운영체제이다.
• 파일 생성, 삭제, 보호 기능을 가지며, 디렉터리 구조는 트리 구조 형태이다.
• 멀티태스킹(Mulit-Tasking)과 멀티 유저(Multi-User) 운영체제이다.

 

4. 리눅스(LINUX)

• 허가권과 소유권을 권한을 갖는다.
• 멀티태스킹(Mulit-Tasking)과 멀티 유저(Multi-User) 을 지원한다.
• 대소문자를 구별한다.
• 파일 확장자라는 개념이 없다.

UNIX의 개요

1. UNIX의 특징

• 대화식 운영체제이다.
• 높은 이식성과 확장성을 가진다.
• 네트워킹 시스템이다.
• 계층적 파일 시스템이다

 

unix의 구조

2. 커널(Kernel)

• 유닉스 시스템의 중심부에 해당하며 주기억장치에 적재된 후 상주하면서 실행된다.
• 프로그램 관리, 기억장치 관리, 입출력 관리, 파일 관리, 시스템 호출 인터페이스 등의 기능을 담당한다.
• 하드웨어를 캡슐화한다.
• 대부분이 C언어로 개발되어 이식성과 확장성이 뛰어나다.

 

3. 쉘(Shell)

• 명령어 해석기이다.
• 사용자와 시스템 간의 인터페이스 역할을 한다.

 

4. 유틸리티(Utility)

• 사용자의 편의를 위한 프로그램을 제공한다.
• 문서 편집기, 컴파일러, 정렬 기능을 제공한다.

 

Shell Script

• 쉘(Shell): 커널과 유저를 이어주는 명령어 해석기
• 종류: BASH Shell, Bourne Shell, C Shell, Korn Shell
• 쉘 스크립트(Shell Script)는 쉘에서 사용할 수 있는 명령어들로 작성된 쉘 프로그램을 의미한다.
• 쉘 스크립트는 명령어, 변수, 제어문, 조건식, 메타 문자 등으로 구성된다.
• 쉘 스크립트는 c언어와 유사하며 스크립트 언어이기 때문에 컴파일이 필요하지 않다.