안나무의 공부블로그

운영체제

프로세스의 동적 할당 영역과 exit(), wait() 시스템 호출을 깊이 있게 살펴보자. 1. 프로세스의 동적 할당 영역 프로세스는 총 4가지 영역으로 이루어져 있다. 이를 크게 정적 할당 영역과 동적 할당 영역으로 나눌 수 있다. 정적 할당 영역에는 코드 영역과 데이터 영역이 있다. 코드 영역은 프로그램의 본체가 있는 곳이고, 데이터 영역은 프로그램이 사용하려고 정의한 변수와 데이터가 있는 곳이다. 이 두개의 영역은 프로세스가 실행되기 직전에 위치와 크기가 결정되고 실행되는 동안 변하지 않는다. 동적 할당 영역에는 스택 영역과 힙 영역이 있다. 이 둘을 좀 더 자세히 살펴보자. 스택 영역 스택을 이해하기 위해 다음 코드를 살펴보자. int main() { int a = 1, b = 2; printf(..

2021. 9. 20.

운영체제

1. 스레드 프로세스가 생성되면 CPU 스케줄러는 프로세스가 해야할 일을 CPU에 전달한다. 이 때 전달하는 일 하나를 스레드라고 한다. 즉, CPU가 처리하는 작업의 단위이다. 운영체제가 처리하는 작업의 단위는 프로세스라고 볼 수 있다. 작업의 크기 작업을 크기순으로 나열하면 처리(job) > 프로세스(task) > 스레드(operation) 이다. 여러 개의 스레드가 모여 프로세스가 되고, 여러 개의 프로세스가 모여 처리가 된다. 여러 프로세스를 한꺼번에 처리하는 방법을 일괄 작업(batch job) 이라고 한다. 멀티태스크 프로세스는 서로 독립적으로 실행되다가 필요할 때 데이터를 주고받는다. A라는 프로세스가 비정상적으로 종료되어도 B라는 프로세스에 영향을 미치지 않는다. 프로세스 간 데이터를 주고..

2021. 9. 20.

운영체제

1. 프로세스의 구조 프로세스는 4가지 영역으로 구성된다. 코드 영역 (code area) 프로그램의 본문이 기술된 곳으로 텍스트 영역(text area)이라고도 한다. 프로그래머가 작성한 프로그램은 코드 영역에 탑재되며 읽기 전용이다. 자기 자신을 수정하는 프로그램은 존재하지 않기 때문이다. 데이터 영역 (data area) 코드가 실행되면서 사용하는 변수나 파일 등의 각종 데이터를 저장하는 곳이다. 상수(constant)의 경우에는 읽기 전용이지만 다른 변수는 읽기와 쓰기가 모두 가능하다. 스택 영역 (stack area) 운영체제가 프로그램을 실행하기 위해 부수적으로 필요한 데이터를 모아놓은 곳이다. 예를 들어 프로세스 내에서 함수를 호출하면 함수를 수행하고 돌아올 원래 위치를 스택에 저장한다. 운..

2021. 9. 20.

운영체제

프로세스 제어 블록은 프로세스를 실행하는 데에 필요한 중요한 정보를 보관하는 자료 구조다. 프로세스 제어 블록에는 어떤 정보들이 담겨 있을까? 1. 프로세스 제어 블록의 구성 포인터 첫 번째 블록에 저장된다. 프로세스가 준비 상태나 대기 상태일 때 큐의 형태로 운영이 되는데, 제어 블록들을 연결하여 큐를 구현할 때 포인터가 사용된다. head와 tail이 있는 연결 리스트의 형태다. 프로세스 상태 현재 프로세스가 어떤 상태에 있는지를 나타낸다. 두 번째 블록에 저장된다. 프로세스 구분자 프로세스를 구별하기 위한 구분자이다. 프로그램 카운터 다음에 실행될 명령어의 위치를 저장한다. 프로세스 우선순위 프로세스 간에도 우선순위가 존재한다. 사용자 프로세스보다 커널 프로세스가 우선순위가 높고 이런 식이다. 대기..

2021. 9. 20.

운영체제

1. 프로세스 저장장치에 있는 프로그램을 실행하면 해당 코드가 메모리에 올라와서 작업이 진행된다. 이렇게 메모리에 올라온 동적인 상태를 프로세스라고 한다. 쉽게 얘기하면, 프로그램을 실행하면 프로세스인 거다. 프로그램이 프로세스로 전환될 때 어떤 일들이 일어날까? 2. 프로그램 to 프로세스 운영체제는 프로그램을 메모리의 적당한 위치에 가져오면서 프로세스 제어 블록(Process Control Block, PCB)을 생성한다. PCB에는 프로세스를 처리하는 데에 필요한 여러 가지 정보가 담겨 있는데, 주요 정보는 다음과 같다. 프로세스 구분자 메모리에는 여러 개의 프로세스가 존재하기 때문에 각 프로세스를 구분하기 위한 구분자가 필요하다. 이를 프로세스 구분자(Process IDentification, P..

2021. 9. 20.

운영체제

CPU의 성능을 높이기 위해서는 어떻게 해야 할까? 클럭을 높이면 된다. 1초당 처리할 수 있는 명령의 개수가 증가하기 때문이다. 하지만 발열 문제가 있기 때문에 마냥 높일 수 없다. 캐시의 크기를 늘리면 된다. 저장할 수 있는 캐시의 용량이 많을수록 많은 데이터를 캐시에서 바로 꺼내서 사용할 수 있기 때문이다. 하지만 비용이 비싸다. 그래서 CPU의 성능을 높이기 위해 CPU 코어를 여러 개 만들거나, 동시에 여러 개의 명령을 실행할 수 있도록 만든다. 1. 병렬 처리 동시에 여러 개의 명령을 처리하여 작업의 능률을 올리는 방식이다. CPU의 코어 개수를 늘리거나 멀티프로세스 or 멀티스레드 방식을 이용하여 구현할 수 있다. 2. 병렬 처리 시 고려 사항 병렬 처리는 간단하지만 다음과 같은 사항들을 고..

2021. 9. 20.

운영체제

현대 컴퓨터 구조의 가장 큰 문제는 무엇일까? CPU, 메모리, 주변장치의 작업 속도가 다른 것이다. CPU 내부 버스의 속도가 시스템 버스의 속도보다 빠르기 때문에 주변장치의 속도가 CPU의 속도를 따라가지 못한다. 컴퓨터의 성능을 향상시키기 위해서는 이러한 속도 차이를 개선함으로써 시스템의 작업 속도를 올리는 것이 중요하다. 1. 버퍼 버퍼는 두 장치의 속도 차이를 완화하는 역할을 한다. 적정량의 데이터를 한꺼번에 옮기는 방식으로 차이를 완화한다. 1 크기의 데이터를 5번 옮기는 것과 1 크기의 데이터 5개를 1번 옮기는 것의 차이라고 보면 된다. 요청과 응답이 5번이었던 것이 1번으로 줄면서 속도 차이를 어느 정도 완화할 수 있는 것이다. P.S. 스풀 CPU와 입출력장치가 독립적으로 동작하도록 고..

2021. 9. 20.

운영체제

1. CPU의 구성과 동작 1-1. CPU의 기본 구성 산술논리 연산 장치 : 데이터 연산 (산술 연산 + 논리 연산) 제어장치 : 작업을 지시하는 역할 레지스터 : 데이터를 임시로 보관하는 곳 1-2. CPU의 명령어 처리 과정 연산에 필요한 데이터는 레지스터에 저장 제어장치는 명령어를 해석하여 제어 신호를 송신 1-3. 레지스터의 종류 사용자 가시 레지스터 (사용자에 의해 변경 가능) 데이터 레지스터(DR) : 메모리에서 가져온 데이터를 임시로 보관 주소 레지스터(AR) : 데이터 또는 명령어가 저장된 메모리의 주소 사용자 불가시 레지스터 (특수 레지스터) 프로그램 카운터(PC) : 다음에 실행할 명령어의 주소 저장 → 제어장치로 송신 명령어 레지스터(IR) : 현재 실행 중인 명령어 저장 (제어장치..

2021. 9. 20.

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1. 하드웨어의 구성 GPU : 그래픽용 CPU 버스: 컴퓨터의 부품을 연결하는 통로 2. 폰노이만 구조 이전 컴퓨터에서는 프로그램 스위칭 시 모든 회로를 다시 연결해야 했다. 이에 하드웨어는 그대로 두고, 메모리에 올라오는 프로그램을 교체하는 방식으로 변경했다. 모든 프로그램은 메모리에 올라와야 실행할 수 있다. 3. 하드웨어 사양 관련 용어 클록 : CPU의 속도와 관련된 단위 헤르츠 : 클록틱이 발생하는 속도 버스 시스템 버스 : 메모리와 주변장치 연결 CPU 내부 버스 : CPU 내부에 있는 장치를 연결, CPU의 클록과 같은 속도로 동작

2021. 9. 20.