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메모리 계층 구조 메모리는 다음과 같이 계층 구조로 구성되어있다. 일반적으로 상위 계층으로 갈수록 속도는 빨라지는 대신 가격은 비싸진다. 속도가 빠른 캐시나 레지스터에 모든 프로세스를 저장해놓으면 좋겠지만 그러지 못하는 이유가 경제성 때문이다. 따라서 느린 저장장치에 데이터를 저장해놓고 빠른 장치는 필요할 때마다 데이터를 불러와서 처리하는데, 메모리와 CPU 사이의 속도 차이가 너무 크기 때문에 중간에 레지스터 계층과 캐시 계층을 두어서 관리한다. 캐시 위에서 말했던 것처럼 캐시는 필요한 데이터를 보관하는 임시 저장소이자 병목 현상을 줄이기 위한 메모리이다. 캐시를 통해 CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 완화할 수 있다. 계층적 캐시 메모리 메모리 구조가 그랬던 것 처럼 캐시 메모리 또한 ..

CISC란? CISC(Complex Instruction Set Computer)란 많은 수의 다양하고 중복되는 명령어 집합이다. *명령어 집합:CPU가 이해할 수 있는 명령어들의 모음 사용자가 이해할 수 있는(고급 언어) 하나에 각기 다른 기계 명령어를 대입 시킴으로써 명령어수가 많고 가변 길이를 가진다. 명령어 수가 많고 상대적으로 적은 수의 명령어로도 프로그램을 실행할 수 있다. (메모리 사용이 적다.) CISC의 명령이의 길이가 고정되어 있지 않은 이유는 각각의 명령어가 프로세싱 성능을 극대화하도 록 설계되었기 때문이다. 하지만 명령어의 수가 많다고 하더라고 실제로는 쓰이는 명령어들만 주로 쓰이고 명령어를 사용해서 메모리 파이프라이닝이 불리하다는 단점이 있다. 또한 상대적으로 많은 전력을 소모한..

커널이란? 커널이란 운영체제 내부에서 자원들을 관리하고 추상화 해준다. 이 덕분에 사용자는 내부 하드웨어에 직접 접근하지 않고도 간편하게 프로그램을 실행할 수 있다. 여기서 자원은 CPU, 메모리 , 입출력 장치 같은 것들을 나타낸다. 또한 커널은 자원을 관리하기 위한 여러 관리자들이 있다. 테스트 관리자 : 물리적 자원인 CPU를 추상 자원인 테스크로 제공한다. 메모리 관리자 : 물리적 자원인 메모리를 추상 자원인 페이지나 세그먼트로 제공한다. 파일 시스템 관리자 : 물리적 자원인 디스크를 추상 자원인 파일로 제공한다. 네트워크 관리자 : 물리적 자원인 네트워크 장치를 추상 자원인 소켓으로 제공한다. 디바이스 드라이버 관리자 : 각종 외부 장치(프린터, GPU 등)에 대한 접근을 제공한다. 커널의 동작..

가상메모리란? 프로그램을 시작하기 위해서는 프로그램이 메모리에 올라와야 하는데, 모든 프로그램을 올리기에는 메모리의 용량이 턱 없이 부족하다. 이때 필요한 것이 가상 메모리이다. 가상 메모리는 컴퓨터가 이용 가능한 메모리 자원들을 추상화하는 것이라고 하는데, 이게 무슨 말일까? CPU는 프로세스를 실행할 때 논리 주소(logical memory)를 바라본다. 이때 실제로 메모리에 있는 지 없는 지 상관없이, 가상 메모리를 통해서 논리 주소를 모두 프로세스에게 할당하여준다. 이렇게 해주면 CPU 입장에서는 "모든 프로세스들이 메모리에 올라와 있네?" 라는 착각을 하게 되고 이를 메모리의 추상화라고 볼 수 있다. (실제 메모리에 있는 없든 CPU 입장에선 알 필요 없다.) 가상 메모리가 필요한 이유 가상 ..

연속 메모리 할당이란 프로세스에 연속적으로 메모리를 할당하는 것이다. 매 시점 프로그램의 크기에 맞게 동적으로 메모리를 할당한다. 연속 메모리 할당의 종류로는 고정 분할 방식과 가변 분할 방식이 있다. 연속 메모리 할당의 원리 연속 메모리 할당에서는 메모리를 여러 분할로 나누어서 프로세스를 할당한다. 프로세스들을 할당할 때 적재될 공간을 찾아야하는데 이를 구현한 방법이 대표적으로 3가지가 있다. 최초 적합 메모리를 탐색하다가 프로세스를 적재할 수 있는 공간(hole)이 나오면 그 자리에 바로 배치하는 것이다. 최적 적합 빈 자리가 있다고 무조건 적재하는 것이 아니라 적재 가능한 가장 작은 공간에 프로세스를 할당한다. 최악 적합 촤적 적합과는 반대로 적재할 수 있는 가장 큰 공간에 프로세스를 적재하는 것이..

1. 데드락이란? 데드락이란 두개 이상의 프로세스 혹은 스레드가 서로가 가진 리소스를 기다리는 상태이다. 이런 상태가 발생하면 서로가 원하는 자원을 얻지 못해서 처리 상태가 마비되는 현상이 발생한다. 멀티 프로세스/스레드 환경 , 레이스 컨디션 환경에서 발생하며 여러 조건이 복합적으로 작용해서 데드락이 발생한다. 2. 데드락이 발생하는 이유 앞서 데드락은 여러 조건이 복합적으로 작용해야한다고 하였다. 그 조건은 크게 4가지가 있다. 1. 상호배제(Mutual Exclusion) 레이스 컨디션 환경에서 공유 자원들을 공유해서 사용할 수 없기 때문에 발생한다. 예를 들어, 차량들이 차선들을 공유해서 사용하게 된다면 이는 곧 교통사고로 이루어진다. 이 조건은 당연히 보장되어야되는 것이다. 2. 점유 대기 (H..

모니터란? 모니터는 스레드가 mutex를 보장할 수 있도록 하는 동기화 메커니즘이다. 조건에 따라서 스레드를 waiting 상태로 전환시키는데 이를 cooperation이라고 한다. mutex - 락을 가지고 있는 스레드만이 임계 영역에 들어갈 수 있고 메소드를 실행할 수 있다. 모니터의 작동 방식 모니터는 크게 두가지의 구성 요소로 이루어져 있다. 뮤텍스 mutual exclusion을 보장하는 장치이다. 락을 가지지 못한 스레드는 뮤텍스에서 관리하는 엔트리 큐에 들어간다. condition variable wating queue를 이용해 조건이 충족되지 않은 스레드들이 대기 상태로 머물 수 있도록한다. 만약 스레드의 조건이 충족되었을 경우 스레드를 깨우는 작업이 필요한데 이러한 메커니즘으로 인해 3..

스케줄링이란? CPU 버스트*를 고려하여 운영체제가 공정하고 합리적으로 CPU 자원을 분배하는 것이다. CPU 버스트: CPU를 사용하는 구간 스케줄링을 사용하는 이유 스케줄링의 주요 목적은 멀티 프로그래밍 환경에서 CPU의 유휴(idle) 시간을 최소화하여 CPU의 이용률을 최대하하는 것에 있다. 물론 아무 프로세스나 랜덤으로 넣어서는 안되고 프로세스들의 여러 조건들을 고려해서 어떤 것부터 처리할 지 결정한다. 한가지 예를 들어보자 입출력 작업이 많은 프로세스와 CPU 사용이 많은 프로세스가 있다. 이 둘 중 어떤 것을 먼저 처리해야 될까? 이 경우 일반적으로 입출력 작업이 우선 순위를 가진다. 왜냐하면, 입출력 작업을 먼저 빨리 끝마친 뒤에 CPU 사용이 많은 프로세스에게 많은 CPU 자원을 할당해줄..

💡 운영체제란 무엇인가? - 운영체제란 유저의 편의를 위해 컴퓨터의 자원들을 대신 관리해주는 시스템 소프트웨어이다. - 여기서 자원은 메모리 , CPU 그리고 I/O 디바이스들이 있다. - 운영체제를 사용함으로써 유저는 동작원리를 알지 못해도 PC를 활용할 수 있다. (ex. 윈도우 , 리눅스 , 유닉스) 💡 프로세스와 스레드에 대해 설명해주세요. - 프로세스는 운영체제로부터 작업을 할당받는 작업의 단위이며 , 스레드는 그 자원을 이용하는 실행의 단위이다. - 프래세스 내에 스레드는 여러개가 생성될 수 있으며 최소 한 개 이상을 가져야한다. 💡 멀티 스레드의 장점 및 단점은 무엇인가? - 스레드는 서로 메모리를 공유하기 때문에 프로세스보다 가볍다는 특징이 있다. - 이는 통신 비용 감소 및 시스템 자원의..

트랜잭션이란 ? 소프트웨어 세계에서의 트랜잭션을 살펴보기 앞서서 실생활에서 흔히 있는 이야기를 예로 들어보려고 한다. 만약 친구가 당신에게 자신의 계좌에 20만원을 보내주려고 한다. 이 경우 작업의 단위는 어떻게 될까? 자세히 파해치면 더 많은 단위가 있을 수 있겠지만 크게 두 가지로 볼 수 있을 것이다. 1. 친구 A의 계좌에서 20만원을 뺀다. 2. 친구 B의 계좌에 20만원을 추가한다. 이 상황에서 발생할 수 있는 문제들은 여러가지가 있는데 대표적으로 4가지만 알아보자 만약, 송금 도중 A의 계좌에는 돈이 빠졌는데 B의 계좌에 돈이 그대로라면? 만약, A의 계좌에 돈이 부족한 상태인데 송금이 되었다면? 만약, 송금 도중 친구C가 송금을 보내서 서로의 데이터가 엇갈린다면? 만약, 송금을 잘 마쳤음에도..