[2017 방송대/ 컴퓨터과학과 3학년/ 운영체제 중간고사 시험 정보]

[2017 방송대/ 컴퓨터과학과 3학년/ 운영체제 중간고사 시험 정보]

 

안녕하세요.

오늘은 2017년 4월 16일 일요일에 있을 운영체제 중간고사 시험 정보 팁을 알려드립니당 ~!!

 

 

이 정보는 모두 김룡 튜터님이 작성한 것을 그대로 타이핑 한 것입니다. (공부할 겸 해서 한 번 타이핑했어요 ^^)

 

같이 공유하기 위해 보여드립니다 ^-^ 다들 좋은 결과 있으시길 바래요.

 

2017 한국방송통신대학교 컴퓨터과학과 3학년 운영체제 중간시험 범위

 

 

1. 일체형 커널과 마이크로 커널을 비교하여 설명하라.

 

커널이란? 응용프로그램과 하드웨어 수준의 처리 사이의 가교 역할을 하는 운영체제의 핵심 요소이다.

마이크로 커널이란 ? 운영체제의 대부분의 요소들을 커널 외부로 분리하여, 커널 내에는 메모리 관리, 멀티 태스킹, 프로세스 간 통신 등 최소한의 요소만 남긴 것이다. 마이크로 커널의 장점은 새로운 서비스를 추가하여 운영체제를 확장하기 쉽다는 것과 보수가 용이하다는 것, 안정성이 우수하다는 것이다. 단점은 커널 외부 요소들 사이는 IPC를 통해야만 하므로 성능저하가 발생한다.

일체형 커널이란? 유닉스, 리눅스 등 운영체제의모든 서비스가 커널 내에 포함되어 있는 것이다. 장점은 커널 내부 요소들이 서로 효율적으로 상호작용을 할 수 있다는 것이며, 단점은 한 요소에 있는 오류로 인해 시스템 전체에 장애가 발생할 수 있다는 것이다.

 

2. 운영체제를 구성하는 4개의 서브시스템에 관하여 기술하라.

 

운영체제란? 컴퓨터의 하드웨어 자원을 관리하고 컴퓨터 프로그램이 동작하기 위한 서비스를 제공하는 시스템 소프트웨어를 뜻한다.

 

운영체제의 주된역할은 자원의 관리이며, 관리 대상의 주된 자원은 컴퓨터 하드웨어인 프로세서, 기억장치, 입출력장치, 통신장치 등과 소프트웨어인 데이터, 정보 등이 있다.

 

-프로세스 관리자 : 프로세스를 생성, 삭제, CPU할당을 위한 스케쥴 결정한다. 프로세스의 상태를 관리하며 상태 전이를 처리한다. 중앙처리장치를 프로세스에게 어떻게 할당한 것인가를 결정하고 각 프로세스의 상태를 모니터링 하는 것이다.

 

-기억장치 관리자 : 주기억장치를 책임진다. 메모리(주기억장치) 공간에 대한 요구의 유효성 체크, 메모리 할당 및 회수, 메모리 공간 보호를 한다.

 

-파일 관리자 : 컴퓨터 시스템의 모든 파일을 관리, 컴파일러, 인터프리터, 어셈블러, 유틸리티 프로그램, 데이터 파일과 응용프로그램을 포함하는 시스템의 모든 파일을 모니터링 한다. 파일에 접근제한을 관리하거나 파일을 열어서 자원을 할당하거나,파일을 닫아 자원을 회수하는 일 등을 수행 한다.

 

-장치 관리자 : 컴퓨터 시스템의 모든 장치를 관리, 채널과 제어장치를 모니터링 한다. 시스템 설계자에 의해 결정된 스케쥴링 기법을 사용하며, VGA, 키보드, 마우스, 프린터와 같은 장치를 가장 효율적으로 할당하는 역할을 한다.

 

3. 프로세스의 다섯 가지 상태와 이들 사이의 변화를 그림으로 설명하라.

 

 

4. 선점 스케쥴링 정책과 비선점 스케쥴링 정책을 비교하여 설명하라.

 

선점 스케쥴링:

- 진행 중인 작업에 인터럽트를 걸고 다른 작업에 CPU를 할당하는 스케쥴링 전략.

- 운영체계가 프로세서 등의 자원을 할당받고 있는 프로세스로부터 그 자원을 선점하여 다른 프로세스에 할당해줄 수 있도록 허용하는 정책.

- 높은 우선순위의 프로세스를 긴급하게 처리하는 경우에 유용.

- 시분할 시스템이나 실시간 시스템 등에 적합.

- 대화식 시분할 시스템에서 빠른 응답시간을 유지하는데 유용.

- 문맥 교환에 따른 오버헤드 발생.

- 프로세서를 선점하기 위한 문맥 교환으로 오버헤드가 커진다.

 

문맥교환 :

- CPU가 현재 실행하고 있는 프로세스의 문맥(상태)을 프로세스 제어 블록(PCB)에 저장하고, 다음 프로세스의 PCB로부터 문맥을 복원하는 작업.

-문맥 :　CPU의 모든 레지스터와 기타 운영체제에 ᄄᆞ라 요구되는 프로세스의 상태.

 

비선점 스케쥴링:

- 일단 프로세스가 CPU를 할당받아 실행이 시작되면 프로세스 자체가 I/O 인터럽트를 걸거나 프로세스를 종료할 때까지 실행상태에 있게 하는 스케쥴링 전략.

- 한 프로세스가 프로세서 등의 자원을 할당받았을 경우, 그 자원을 스스로 반납할 때 까지 계속 그 자원을 사용하도록 허용하는 정책.

- 프로세스가 CPU를 할당받아 실행이 시작되면 작업 자체가 I/O인터럽트를 걸거나 작업을 종료할 때까지 실행상태에 있게 됨.

- 프로세스의 종료 시간을 비교적 정확히 예측할 수 있으나 우선 순위가 일시적으로 지켜지지 않을 수 있다.

- 모든 프로세스가 공정하게 순서에 ᄄᆞ라 실행 됨 – 응답시간 예측 가능

- 짧은 프로세스가 긴 프로세스르 기다리게할 수 있다.

- 평균 응답 시간이 길어질 수 있다.

5 . FCFS, SJF, STR, RR(시간할당량=2) 스케쥴링 알고리즘 각각에 대해 다음 질문에 답하라.

(가)알고리즘을 설명하라.

 

FCFS or FIFO (First- in First Out) 스케쥴링

- 비선점 스케쥴링 알고리즘, 준비 큐에 도착한 순서에 따라 디스패치.

- 준비 상태에 먼저 도착한 프로세스가 먼저 프로세서를 할당받고, 스스로 반납할 때까지 독점.

 

장점

-가장 간단한 스케쥴링 기법.

-일괄 처리 시스템에 적합.

단점

-긴 시간을 요구하는 프로세스가 프로세서를 독점하는 경우 다른 프로세스들이 오랜 시간 동안 기다려야 한다.

-짧은 프로세스가 긴 프로세스를 기다리건, 중요한 프로세스가 나중에 수행 될 수 있음.

-프로세스들의 도착 순서에 따라 평균 반환시간이 크게 변함.

-평균 응답 시간이 길어질 수 있다.

 

SJF or SPN(Shortest Process Next) 스케쥴링

-비선점 정책

-현재 준비 상태에 있는 프로세스들 중에서 총 실행 시간이 가장 짧은 프로세스부터 스케쥴링하는 기법.

- 평균 대기 시간 최소화, 시스템내에 대기하는 프로세스들의 수를 최소화 할 수 있다.

- 준비 큐의 크기를 감소시켜 이와 관련 된 오버헤드를 줄일 수 있다.

- 실행 시간이 긴 프로세스들은 무한정 대기할 수도 있게 된다.

- 해결방법: 에이징 기법 [프로세스의 대기 시간 증가 -> 우선 순위 증가 ]

 

SRT or SRTN(Shortest Remaining Time Next) 스케쥴링

-선점 정책.

-준비 상태의 프로세스들 중에서 이후 작업 완료 때까지 가장 적은 시간을 필요로 하는 프로세스에게 가장 먼저 프로세서를 할당.

- 프로세스가 생성 될 때 총 실행 시간을 추정하는 작업이 필요 (오버헤드 증가)

 

RR(Round-Robin)스케쥴링

- 선점 정책.

- 각 프로세스들에게 시간할당량을 지정.

- 준비 큐에 도착한 순서에 따라 디스패치하지만 정해진 시간할당량에 의해 실행을 제한. 시간할당량 안에 완료되지 못한 프로세스는 준비 큐의 맨 뒤에 배치.

 

장점

-CPU를 독점하지 안고 공평하게 이용.

-대화형 시스템이나 시분할 시스템에 적합.

단점

- 시간 할당량이 너무 크면 FCFS 스케쥴링과 같아짐.

- 시간 할당량이 너무 작으면 문맥 교환에 따른 오버헤드가 크게 증가함.

 

(나)

 

 

6. 임계영영의 개념과 임계영역에서 프로세스 간에 상호배제가 필요한 이유를 예를 들어 설명하라.

 

- 2개 이상의 프로세스가 동시에 액세스하면 안 되는 공유 자원을 액세스하는 코드 영역을 임계영역이라고 함.

- 2개 이상의 프로세스가 동시에 임계영역에 진입하지 못하도록 하는 것을 상호배제라고 함.

 

임계 영역

- 2개 이상의 프로세스가 동시에 액세스하면 안 되는 공유자원을 액세스하는 코드 영역.

- 임계영역이란 프로세스가 사용하면서 수정 가능한 자원을 나타내며 하나의 프로세스가 임계구역에서 수행 중일 때 다른 어떠한 프로셋도 이 임계영역에서 수행 할 수 없다.

 

-이러한 임계영역 보호를 위하여 각 프로세스는 그 임계영역에 들어갈 수 있는지 미리 요청하여야 하는 모니터 구조를 사용한다.

+ 진입영역 : 임계영역 사용을 요구하는 부분

+ 임계영역 : 수정 가능 자원을 이용하는 코드 부분

+ 해제영역 :　임계영역 사용을 끝낸 후 처리 부분

+ 잔류영역 : 나머지 코드부분

 

-임계 영역은 3가지 조건

+ 상호 배제: 하나의 프로세스가 임계구역에서 수행중일 때 다른 어떤 프로세스도 임계영역에서 진행될 수 없다.

+ 진행 : 하나의 프로세스가 임계영역 사용을 끝내면 다른 프로세스가 선택되어 임계영역을 사용한다.

+ 제한된 대기 : 한 프로세스가 임계구역에 대한 요청 후 일정한 기간 내에 요청이 받아들여져야 한다. 이를 위해 하나의 프로세스가 임계구역을 수행할 수 있는 횟수에 제한을 둘 수 있다.

 

The end