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Computer Science/Operating System15

15 Partitioning & Formatting 파티셔닝 (Partitioning) 파티셔닝은 하나의 물리적인 저장 장치를 여러 부분으로 나누는 과정입니다. 컴퓨터의 하드 디스크나 SSD와 같은 저장 장치를 파티션으로 나누면 각 파티션은 독립적인 공간으로 간주됩니다. 이를 통해 여러 운영 체제를 설치하거나 데이터를 분리하여 저장할 수 있습니다. 또한 파티션을 사용하면 파일 시스템의 종류를 다르게 설정할 수 있습니다. 파티션의 주요 목적 다중 부팅(Multi-booting): 여러 운영 체제를 설치하여 부팅할 수 있도록 파티션을 사용할 수 있습니다. 데이터 관리: 파티션을 통해 데이터를 논리적으로 구분하여 저장하고 관리할 수 있습니다. 성능 향상: 일부 경우에는 파티션을 나누어 성능을 향상시키는데 사용될 수 있습니다. 포맷팅 (Formatting) 포맷.. 2024. 1. 7.

14 File System 파일 (File) 컴퓨터에서 파일은 데이터를 저장하고 조직화하는 데 사용되는 단위입니다. 파일은 텍스트, 이미지, 음악, 프로그램 코드 등의 정보를 포함할 수 있으며, 운영 체제와 파일 시스템을 통해 관리됩니다. 파일은 사용자 및 응용 프로그램이 데이터를 영구적으로 저장하고 필요할 때 검색하고 읽을 수 있도록 해줍니다. 파일은 일반적으로 고유한 이름을 가지고 있으며, 해당 이름은 파일 시스템 내에서 고유해야 합니다. 파일은 디렉터리 내에 위치하며, 파일 시스템은 파일의 위치, 크기, 권한, 생성일, 수정일 등의 정보를 관리합니다. 파일의 속성 이름(Name) 확장자(Extension): 파일의 종류를 나타내는 확장자가 있을 수 있습니다. 예를 들어, ".txt"는 텍스트 파일을 나타냅니다. 크기(Size.. 2024. 1. 7.

13 Paging 2 - Thrashing (스래싱) 스래싱은 가상 메모리 시스템에서 페이지 부재(Page Fault)가 지나치게 자주 발생하여 대부분의 시간을 페이지 부재 처리에 사용하는 현상을 말합니다. 스프래싱이 발생하면 실제로는 아무런 유용한 작업을 수행하지 못하고 페이지 교체에만 시스템 자원이 소비되는 상태가 됩니다. 스래싱이 발생하는 이유는 주로 다음과 같습니다 페이지 부재율(Paging Rate)이 높음: 프로세스가 필요한 페이지를 메모리에서 찾지 못하고 계속해서 디스크에서 페이지를 가져오는 경우, 페이지 부재율이 높아지면서 스프래싱이 발생할 가능성이 높아집니다. 적절하지 않은 프레임 할당: 메모리에 할당된 프레임 수가 너무 적어서 페이지 교체가 지나치게 빈번하게 발생하는 경우에도 스프래싱이 발생할 수 있습니다. 스래싱이 발생하면 시스템 성능이.. 2024. 1. 7.

12 Paging (페이징) 페이징(Paging)은 운영체제와 하드웨어가 협력하여 가상 메모리를 물리 메모리로 매핑하는 기술 중 하나입니다. 이는 메모리를 일정한 크기의 고정된 블록으로 나누는 것을 의미합니다. 각 블록은 페이지라고 불리며, 물리 메모리는 페이지 프레임이라고 불리는 동일한 크기의 조각으로 나뉩니다. 비연속적 할당 프로세스의 페이지는 물리 메모리에 연속적으로 위치할 필요가 없습니다. 각 페이지는 독립적으로 할당될 수 있어 외부 단편화를 줄일 수 있습니다. 페이지 테이블 가상 메모리의 각 페이지와 물리 메모리의 각 페이지 프레임을 매핑하는 페이지 테이블이라는 자료구조를 사용합니다. 이 테이블은 운영체제가 관리하며, 프로세스의 가상 주소를 물리 주소로 변환합니다. PTBR은 "Page Table Base Register".. 2024. 1. 7.

11 Swapping (Feat. 메모리 할당) 스와핑(Swapping) 스와핑(Swapping)은 컴퓨터 시스템에서 주기억장치(메모리)와 보조기억장치(일반적으로 하드 디스크) 간에 데이터를 전송하는 프로세스를 말합니다. 이는 메모리의 부족으로 발생하는 상황에서 사용되며, 운영체제가 시스템 성능을 유지하기 위해 사용됩니다. 보통 컴퓨터 시스템은 한정된 양의 램(주기억장치)을 가지고 있습니다. 만약 현재 실행 중인 프로그램들과 운영체제가 사용하는 메모리가 이용 가능한 램보다 많아진다면, 시스템은 메모리 부족 상태에 빠질 수 있습니다. 이때, 스와핑이라는 메커니즘이 사용됩니다. 스와핑의 주요 단점은 입출력 속도의 차이 때문에 성능 저하가 발생할 수 있다는 것입니다. 램은 직접적으로 CPU와 연결되어 있어 빠르게 접근할 수 있지만, 하드 디스크 등의 보조기.. 2024. 1. 7.

10 Deadlock (교착 상태) 교착 상태는 다중 프로세스나 스레드 환경에서 발생할 수 있는 심각한 문제 중 하나입니다. 이를 설명하기 위해 식사하는 철학자 문제를 살펴보면 교착 상태의 본질을 더 잘 이해할 수 있습니다. 식사하는 철학자 문제(The Dining Philosophers Problem)와 교착 상태 인간의 철학자 5명이 탁자에 앉아 철학적인 문제를 고민하고 있습니다. 그들은 테이블을 둘러싸고 있으며, 각 철학자의 앞에는 젓가락이 있습니다. 철학자들은 식사를 위해 젓가락을 사용해야 하지만, 젓가락은 두 개를 동시에 집을 수 없기 때문에 옆에 있는 철학자와 공유해야 합니다. 철학자들은 다음과 같은 행동을 합니다: 배고플 때: 양쪽 젓가락을 동시에 집으려고 시도합니다. 젓가락을 얻었을 때: 식사를 합니다. 식사를 마쳤을 때: .. 2024. 1. 6.

9 Process Synchronization (프로세스 동기화) 프로세스 동기화는 다중 프로세스 또는 스레드가 함께 공유된 자원에 동시에 접근할 때 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위한 기술이며 스레드 역시 동기화의 대상이지만 편의상 프로세스와 스레드를 합쳐서 프로세스 동기화라고 합니다. 즉, 프로세스들이 질서 없이 실행된다면 시스템 오류가 일어날 가능성이 높습니다. 그렇기 때문에 프로세스들의 수행 시기를 맞추는 것이 필요하며 프로세스 동기화는 상호 배제와 순서 보장의 원칙에 기반합니다. 상호 배제 (Mutual Exclusion) 오직 하나의 프로세스만이 공유 자원에 접근할 수 있도록 하는 원칙입니다. Critical Section(임계 영역)이라 불리는 코드 영역에서는 한 번에 하나의 프로세스만이 실행되어야 합니다. 예시 1) Bank account problem.. 2023. 12. 31.

8 CPU Scheduling CPU 스케줄링은 운영 체제에서 여러 프로세스가 CPU를 공유하여 실행될 때, 어떤 순서로 CPU를 할당할지 결정하는 방법이나 정책을 의미합니다. 여러 프로세스가 동시에 실행될 수 있는 환경에서 CPU 스케줄러는 프로세스 간의 경쟁을 조절하고 효율적으로 CPU를 활용하기 위한 일련의 규칙과 알고리즘을 적용합니다. CPU 스케줄링의 목표 공평성(Fairness): 모든 프로세스에게 공평한 실행 기회를 제공하여, 어떤 프로세스도 지나치게 소홀히 받지 않도록 합니다. 처리량(Maximum Throughput): 단위 시간당 최대한 많은 프로세스를 실행하여 시스템의 처리량을 극대화합니다. 대기 시간 최소화(Minimizing Waiting Time): 프로세스가 CPU를 기다리는 시간을 최소화하여 응답 시간을 .. 2023. 12. 30.

7 Thread in Software 소프트웨어 측면에서의 스레드(Thread)는 프로세스 내에서 실행되는 독립적인 실행 흐름을 나타냅니다. 각각의 스레드는 프로세스 내에서 공유된 자원에 대한 독립적인 코드 실행 흐름을 가지며, 이들은 서로 다른 스레드 간에 데이터 및 자원을 공유할 수 있습니다. 이는 멀티스레딩(Multithreading)이라고 불리는 프로그래밍 패러다임의 핵심입니다. 스레드의 주요 구성요소 프로그램 카운터 (Program Counter) 각 스레드는 실행 중인 코드의 위치를 나타내는 프로그램 카운터를 가지고 있습니다. 이는 다음에 실행할 명령어의 주소를 가리킵니다. 레지스터 (Registers) 스레드는 레지스터 세트를 가지고 있습니다. 레지스터는 데이터를 일시적으로 저장하고 처리하는 데 사용되며, 스레드 간 전환 시 현.. 2023. 12. 28.

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