정보처리기사 운영체제 정리2

1. 선점 스케줄링의 종류

 

1) SRT(Shortest Remaining Time)

- 비선점 기법이 SJT 알고리즘을 선점 형태로 변경한 기법

- 현재 실행중인 프로세스의 남은 시간과 준비상태 큐에 새로 도착한 프로세스의 실행 시간을 비교하여

가장 짧은 실행 시간을 요구하는 프로세스에게 CPU를 할당하는 방법

 

2) RR(Round Robin)

- 시분할 시스템을 위해 고안된 방식으로, FCFS 알고리즘을 선점 형태로 변형한 기법

- FCFS 기법과 같이 준비상태 큐에 먼저 들어온 프로세스가 먼저 CPU를 할당받지만 각 프로세스는 할당된 시간

(Time Slice, Quantam) 동안만 실행한 후 실행이 완료되지 않으면 다음 프로세스에게 CPU를 넘겨주고 준비상태 큐의 

가장 뒤로 배치됨.

- 할당되는 시간이 작을 경우 문맥 교환 및 오버헤드가 자주 발생됨

 

3) 다단계 큐 

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

 

4) 다단계 피드백 큐

 

2. 임계 영역 / 상호 배제 / 세마포어

 

1) 임계 영역(Critical Section)

- 다중 프로그래밍 운영체제에서 여러 개의 프로세스가 공유하는 데이터 및 자원에 대하여 어느 한 시점에서는 하나의 프로세스만 자원 또는 데이터를 사용하도록 지정된 공유 자원 영역을 의미한다. 

 

2) 상호 배제(Mutual Exclusion)

- 임계 구역을 유지하는 방법

- 특정 프로세스가 공유 자원을 사용하고 있을 경우  다른 프로세스가 해당 공유 자원을 사용하지 못하게 제어하는 기법

- 상호 배제 기법을 사용함으로써 임계 구역 내에서는 인터럽트, 교착상태, 무한반복이 발생되지 않도록 해야 한다.

 

3) 세마포어

멀티프로그래밍 환경에서 공유 자원에 대한 접근을 제한하는 방법

 

3. 교착 상태(Deadlock)

 

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

- 교착상태가 발생하기 위해서는 다음의 네 가지 조건이 충족되어야 하며,  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 함
• 비선점 : 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때까지 강제로 빼앗을 수 없어야 함
• 환형 대기 : 공유 자원과 공유 자원을 사용하기 위해 대기하는 프로세스들이 원형으로 구성되어 있어 자신에게 할당된 자원을 점유하면서 앞이나 뒤에 있는 프로세스의 자원을 요구해야 함.

4. 교착 상태 해결 방법

- 예방 기법(Prevention)

- 회피 기법(Avoidance) : 교착 상태가 발생할 가능성을 배제하지 않고, 교착 상태가 발생하면 적절히 피해나가는 방법으로, 주로 은행원 알고리즘이 사용된다.

 

5. 단편화 / 단편화 해결 방법

 

1) 단편화

- 분할된 주기억장치에 프로그램을 할당하고 반납하는 과정을 반복하면서 사용되지 않고 남는 기억장치의 빈공간 조각을 의미한다.

- 내부 단편화 : 분할된 영역이 할당될 프로그램의 크기보다 크기 때문에 프로그램이 할당된 후 사용되지 않고 남아있는 빈 공간

- 외부 단편화 : 분할된 영역이 할당될 프로그램의 크기보다 작기 때문에 프로그램이 할당될 수 없어 사용되지 않고 빈 공간으로 남아 있는 분할된 전체 영역

 

2) 단편화 해결 방법

- 통합 기법

- 압축 기법, 집약 : 서로 떨어져 있는 여러 개의 낭비공간을 모아서 하나의 큰 기억공간을 만드는 작업

 

예시)

분할 영역	분할 크기	작업 크기
1	50k	60k
2	120k	160k
3	200k	100k
4	300k	150k

내부 단편화 : (200-100)100 + (300-150)150 =  250k

외부 단편화 : 50k + 120k = 170k 

 

6. 기억장치 관리 전략

 

1) 반입 전략

2) 배치 전략 : 데이터를 주기억장치의 어디에 위치시킬 것인지를 결정하는 전략

• 최초 적합 : 빈 영역 중에서 첫 번째 분할 영역에 배치시키는 방법
• 최적 적합 : 단편화를 가장 작게 남기는 분할 영역에 배치시키는 방법
• 최악 적합 : 단편화를 가장 크게 남기는 분할 영역에 배치시키는 방법