컴퓨터과학개론 8강 - 운영체제 (2)
이번 강의에서는 운영체제가 프로세서, 장치, 파일을 관리하는 구체적인 방법을 학습한다. CPU 스케줄링 기법과 교착상태의 발생 조건, 디스크의 구조와 스케줄링, 파일 접근 및 디스크 공간 할당 방식을 서로 비교하며 정리한다.
1. 프로세스와 프로세서 관리
프로세서 관리자의 역할
프로세서 관리자는 프로그램 실행에 필요한 중앙처리장치(CPU)를 프로세스에 배정하는 운영체제의 관리 기능이다. 하나의 CPU를 여러 프로세스가 사용하려고 할 때 어떤 프로세스를 먼저 실행하고 얼마 동안 CPU를 사용하게 할 것인지를 결정한다. 이와 같은 CPU 사용 순서와 시간을 정하는 작업이 프로세스 스케줄링이다.
프로그램과 프로세스는 구분해야 한다. 프로그램은 보조기억장치에 저장되어 있는 정적인 명령어 집합이다. 프로그램이 주기억장치에 적재되고 CPU를 배정받아 명령을 실행하는 동적인 상태가 되면 프로세스(process)라고 한다.
프로세스의 생성과 상태 관리
보조기억장치에 있던 프로그램은 주기억장치에 적재된 뒤 운영체제로부터 실행 명령을 받으면 프로세스로 생성된다. 운영체제는 각 프로세스의 정보를 프로세스 제어 블록(PCB, Process Control Block)에 기록하고, PCB를 이용해 프로세스의 현재 상태와 실행에 필요한 정보를 관리한다.
| 프로세스 상태 | 의미 |
|---|---|
| 생성(new) | 프로세스가 만들어지고 있는 상태 |
| 준비(ready) | 실행에 필요한 조건을 갖추고 CPU 할당을 기다리는 상태 |
| 실행(running) | CPU를 배정받아 명령어를 수행하는 상태 |
| 대기(waiting) | 입출력이나 특정 사건의 완료를 기다리는 상태 |
| 종료(finished) | 실행을 마친 상태 |
준비 상태의 프로세스는 실행할 준비가 되어 있지만 CPU가 없어 기다리는 프로세스이다. 반면 대기 상태는 CPU를 받아도 당장 실행을 계속할 수 없으며, 입출력 완료와 같은 사건을 기다린다는 점에서 준비 상태와 다르다.
핵심 구분: 프로그램은 보조기억장치에 저장된 정적인 명령어 집합이고, 프로세스는 주기억장치에 적재되어 실행 중이거나 실행을 기다리는 동적인 프로그램이다.
2. 프로세스 스케줄링의 개념과 분류
프로세스 스케줄링은 운영체제가 여러 프로세스 가운데 CPU를 사용할 프로세스를 선택하고 CPU를 할당하는 방법이다. 단일 CPU 시스템에서는 한 시점에 한 프로세스만 CPU를 사용할 수 있으므로 준비 큐에 있는 프로세스의 실행 순서를 정해야 한다.
스케줄링 기법은 실행 중인 프로세스에서 CPU를 강제로 회수할 수 있는지에 따라 비선점 방식과 선점 방식으로 나뉜다.
| 구분 | CPU 회수 시점 | 특징 |
|---|---|---|
| 비선점 스케줄링 | 프로세스가 종료되거나 스스로 대기 상태로 전환할 때 | 프로세스가 자발적으로 CPU를 반납할 때까지 다른 프로세스가 빼앗지 못한다. |
| 선점 스케줄링 | 운영체제가 필요하다고 판단한 시점 | 실행 중인 프로세스에서 CPU를 회수해 다른 프로세스에 할당할 수 있다. |
비선점 방식은 한 프로세스의 실행 시간을 예측하기 쉬운 장점이 있지만, 긴 작업이 CPU를 오래 차지하면 다른 작업이 오랫동안 기다릴 수 있다. 선점 방식은 대화식 처리와 빠른 응답에 유리하지만, 프로세스를 전환하고 상태를 저장·복원하는 관리가 필요하다.
선점 여부는 스케줄링 기법의 중요한 분류 기준이다. FCFS와 SJF는 대표적인 비선점 방식이며, RR은 정해진 시간 간격마다 CPU를 회수하는 선점 방식이다.
3. FCFS와 우선순위 스케줄링
FCFS 스케줄링
FCFS(First-Come First-Served)는 준비 큐에 먼저 도착한 프로세스에 CPU를 먼저 할당하는 방식이다. 프로세스는 도착 순서에 따라 큐의 뒤에 들어가고, CPU가 비면 큐의 앞에 있는 프로세스가 실행된다. 구현이 단순하고 먼저 기다린 작업을 먼저 처리한다는 점에서 공평하다.
그러나 실행 시간이 긴 프로세스가 큐의 앞에 있으면 그 뒤의 짧은 프로세스도 모두 기다려야 한다. 이에 따라 평균 응답시간과 반환시간이 길어질 수 있다. 다만 도착 순서대로 언젠가는 실행되므로 특정 프로세스가 계속 밀리는 기아 현상은 발생하지 않는다.
우선순위 스케줄링
우선순위 스케줄링은 준비 큐에서 우선순위가 가장 높은 프로세스를 먼저 선택하는 방식이다. 우선순위가 같은 프로세스들은 FCFS 방식으로 처리할 수 있다. 우선순위는 프로세스가 요구하는 기억장치의 양, 주변장치의 수와 종류, 예상 실행시간 등 내부 요인으로 정할 수 있고, 사용자나 시스템 관리자가 정한 외부 요인을 이용할 수도 있다.
우선순위가 높은 프로세스를 빠르게 처리할 수 있지만, 높은 우선순위의 작업이 계속 들어오면 낮은 우선순위 프로세스는 CPU를 오랫동안 배정받지 못할 수 있다. 이를 기아(starvation)라고 한다. 오래 기다린 프로세스의 우선순위를 점차 높이는 에이징(aging)을 적용하면 기아 문제를 완화할 수 있다.
| 기법 | 선택 기준 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|
| FCFS | 준비 큐 도착 순서 | 단순하고 기아 현상이 없음 | 긴 작업 뒤의 짧은 작업까지 오래 기다릴 수 있음 |
| 우선순위 | 프로세스에 부여한 우선순위 | 중요한 작업을 먼저 처리 가능 | 낮은 우선순위 작업에 기아가 발생할 수 있음 |
4. SJF와 RR 스케줄링
SJF 스케줄링
SJF(Shortest Job First)는 현재 준비 큐에서 예상 수행시간이 가장 짧은 프로세스를 먼저 처리하는 비선점 스케줄링 기법이다. 짧은 작업을 먼저 끝내므로 전체 프로세스의 평균 응답시간을 줄이는 데 효과적이다.
SJF를 적용하려면 프로세스의 예상 수행시간을 실행 전에 알아야 한다. 실제 수행시간을 정확히 미리 알기 어려우므로 과거 실행 기록이나 사용자와 컴퓨터의 상호작용 등으로 실행시간을 추정할 수 있다. 짧은 프로세스가 계속 도착하면 긴 프로세스는 계속 뒤로 밀려 기아 상태에 빠질 수 있다.
RR 스케줄링
RR(Round Robin)은 프로세스마다 CPU를 사용할 수 있는 시간 할당량(time quantum)을 정하고, 이 시간이 지나면 CPU를 회수하여 다음 프로세스에 배정하는 선점 방식이다. 시간 할당량 안에 작업을 끝내지 못한 프로세스는 준비 큐의 뒤로 이동해 다음 차례를 기다린다.
모든 준비 프로세스에 같은 시간 할당량을 순환해서 제공하므로 여러 프로세스가 CPU를 공평하게 이용할 수 있다. 반면 우선순위가 높은 작업을 특별히 먼저 처리하기는 어렵다. 시간 할당량이 너무 크면 FCFS와 비슷해지고, 너무 작으면 프로세스 전환이 지나치게 자주 발생해 관리 비용이 증가한다.
| 기법 | 핵심 기준 | 선점 여부 | 주의점 |
|---|---|---|---|
| SJF | 예상 수행시간이 가장 짧은 작업 | 비선점 | 실행시간 예측이 필요하고 긴 작업에 기아가 발생할 수 있음 |
| RR | 동일한 시간 할당량을 순환 배정 | 선점 | 시간 할당량의 크기가 성능과 전환 비용에 영향을 줌 |
준비 큐에서 예상 수행시간이 가장 짧은 프로세스를 고르는 기법은 SJF이고, 일정 시간마다 CPU를 회수하여 큐의 다음 프로세스에 배정하는 기법은 RR이다.
5. 교착상태의 개념과 발생 조건
교착상태란 무엇인가
교착상태(deadlock)는 둘 이상의 프로세스가 서로 상대방이 가진 자원을 기다리면서 어느 프로세스도 더 진행하지 못한 채 무한히 대기하는 상태이다. 컴퓨터 자원이 충분하다면 필요한 자원을 즉시 할당할 수 있지만, 자원이 제한되어 있고 프로세스가 여러 자원을 동시에 요구하면 교착상태가 생길 수 있다.
예를 들어 프로세스 P1이 프린터를 가진 채 테이프 장치를 요청하고, 프로세스 P2가 테이프 장치를 가진 채 프린터를 요청한다고 하자. 두 프로세스는 현재 가진 자원을 놓지 않으면서 상대방의 자원이 반환되기만 기다리므로 작업이 진행되지 않는다.
교착상태의 네 가지 필수 조건
교착상태는 다음 네 조건이 동시에 만족될 때 발생할 수 있다. 어느 하나라도 성립하지 않으면 교착상태는 발생하지 않는다.
| 조건 | 의미 |
|---|---|
| 상호배제 조건 | 한 프로세스가 사용하는 자원을 동시에 다른 프로세스가 사용할 수 없다. |
| 대기 조건 | 프로세스가 하나 이상의 자원을 보유한 채 다른 자원의 할당을 기다린다. |
| 비선점 조건 | 할당된 자원은 작업이 끝나 프로세스가 자발적으로 반납할 때까지 강제로 빼앗을 수 없다. |
| 원형대기 조건 | 프로세스들이 원형으로 연결되어 각 프로세스가 다음 프로세스가 가진 자원을 기다린다. |
암기 핵심: 교착상태의 필수 조건은 상호배제, 대기, 비선점, 원형대기이다. 네 조건이 동시에 성립해야 교착상태가 발생할 수 있다.
6. 교착상태의 처리 방법
교착상태의 처리에는 예방(prevention), 탐지(detection), 복구(recovery)가 있다. 각 방법은 교착상태가 생기기 전과 후의 어느 시점에 대응하는지에 따라 역할이 다르다.
| 방법 | 처리 시점과 원리 | 주의점 |
|---|---|---|
| 예방 | 네 필수 조건 가운데 적어도 하나가 성립하지 않도록 자원 할당을 제한한다. | 교착상태는 막지만 자원의 이용률이나 시스템 성능이 낮아질 수 있다. |
| 탐지 | 프로세스의 상태와 자원 할당 관계를 검사해 교착상태가 발생했는지 찾는다. | 시스템 성능과 교착상태 발생 빈도를 고려해 탐지 간격을 정한다. |
| 복구 | 교착상태가 확인된 뒤 프로세스를 제거하거나 자원을 회수하여 상태를 해소한다. | 프로세스가 수행한 작업 일부를 잃거나 재시작해야 할 수 있다. |
예방은 교착상태의 원인이 되는 조건을 미리 깨뜨리는 방법이다. 안전성을 높이지만 자원 요청을 지나치게 제한하면 프로세스가 자원을 충분히 활용하지 못할 수 있다. 탐지는 교착상태의 존재를 주기적으로 검사하며, 너무 자주 검사하면 탐지 비용이 증가하고 너무 늦게 검사하면 교착상태가 오래 지속된다.
복구 방법으로는 교착상태에 포함된 하나 이상의 프로세스를 종료하여 그 프로세스의 자원을 다른 프로세스에 제공하거나, 일부 프로세스로부터 자원을 회수해 다른 프로세스에 할당하는 방식이 있다. 프로세스 종료는 지금까지 수행한 작업을 잃게 할 수 있고, 자원 회수는 어느 프로세스와 자원을 선택할지 결정해야 한다.
7. 장치 관리와 보조기억장치의 구조
장치 관리자와 파일 관리자
운영체제는 장치 관리자와 파일 관리자의 역할도 수행한다. 장치 관리자는 키보드, 마우스, 프린터, 네트워크 카드 등 시스템의 모든 주변장치를 관리한다. 파일 관리자는 시스템 안에 존재하는 파일의 저장과 접근을 관리한다.
직접 접근 저장장치
대용량 프로그램이나 데이터를 장기간 저장하는 장치를 보조기억장치라고 한다. 하드디스크와 같은 직접 접근 저장장치(DASD, Direct Access Storage Device)는 저장 위치에 있는 데이터에 임의의 순서로 직접 접근할 수 있다.
하드디스크는 읽기·쓰기 헤드가 트랙마다 고정된 고정 헤드 저장장치와, 하나의 헤드가 원하는 위치로 이동하는 이동 헤드 저장장치로 구분할 수 있다. 여러 장의 원판을 쌓은 디스크 팩에서 같은 반지름 위치에 있는 트랙들의 집합을 실린더(cylinder)라고 하며, 트랙은 일정한 크기의 섹터(sector)로 나뉜다.
| 구조 | 의미 |
|---|---|
| 트랙(track) | 원판 표면에 동심원 모양으로 구성된 기록 영역 |
| 실린더(cylinder) | 여러 원판에서 중심으로부터 같은 거리에 있는 트랙들의 집합 |
| 섹터(sector) | 트랙을 일정한 크기로 나눈 데이터 저장의 기본 영역 |
| 헤드(head) | 원판의 데이터를 읽거나 기록하는 장치 |
8. 디스크 접근 시간과 디스크 스케줄링
디스크 접근 시간의 구성
디스크에 저장된 데이터에 접근하는 시간은 탐색시간(seek time), 회전 지연시간(rotational time 또는 latency time), 데이터 전송시간(transfer time)으로 구성된다.
| 시간 요소 | 의미 |
|---|---|
| 탐색시간 | 헤드를 원하는 트랙으로 이동시키는 데 필요한 시간 |
| 회전 지연시간 | 원하는 데이터가 헤드 아래에 올 때까지 원판이 회전하는 데 필요한 시간 |
| 전송시간 | 데이터를 보조기억장치와 주기억장치 사이에 실제로 전송하는 시간 |
디스크 스케줄링은 여러 디스크 접근 요청이 있을 때 처리 순서를 정하여 헤드 이동과 응답시간을 효율적으로 관리하는 방법이다. 대부분의 디스크 스케줄링 기법은 큰 비중을 차지하는 탐색시간을 줄이는 데 초점을 둔다.
FCFS와 SSTF
디스크의 FCFS는 먼저 도착한 디스크 접근 요청을 먼저 처리한다. 공평하고 기아 현상이 없지만, 요청 순서에 따라 헤드가 먼 거리를 반복해서 움직여 평균 응답시간이 길어질 수 있다.
SSTF(Shortest Seek Time First)는 현재 헤드 위치에서 탐색거리가 가장 짧은 요청을 먼저 처리한다. FCFS보다 평균 응답시간을 줄일 수 있지만, 새로운 가까운 요청이 계속 들어오면 안쪽이나 바깥쪽 끝의 요청이 오랫동안 서비스되지 못하는 기아 현상이 발생할 수 있다.
SCAN과 SLTF
SCAN은 헤드가 한쪽 방향으로 이동하면서 그 방향에 있는 요청을 차례로 처리하고, 끝까지 이동한 뒤 방향을 바꾸어 반대 방향의 요청을 처리한다. 엘리베이터가 한 방향의 층을 차례로 방문한 뒤 반대 방향으로 움직이는 것과 비슷하며, SSTF의 불공평 문제를 완화한다.
SLTF(Shortest Latency Time First)는 탐색시간을 줄인 뒤 남는 회전 지연시간을 최소화하기 위한 기법이다. 같은 트랙에 여러 요청이 있을 때 원판의 회전에 따라 헤드 아래에 가장 빨리 도달할 요청을 먼저 처리한다.
| 기법 | 선택 기준 | 주요 특징 |
|---|---|---|
| FCFS | 요청 도착 순서 | 공평하고 기아가 없지만 헤드 이동이 비효율적일 수 있음 |
| SSTF | 현재 위치에서 가장 짧은 탐색거리 | 평균 탐색시간은 줄지만 먼 요청에 기아가 발생할 수 있음 |
| SCAN | 현재 이동 방향에서 가까운 요청 | 한 방향으로 처리한 뒤 방향을 바꾸어 서비스함 |
| SLTF | 가장 짧은 회전 지연시간 | 헤드 아래에 가장 빨리 도달할 섹터의 요청을 먼저 처리함 |
한쪽 방향으로 이동하면서 탐색거리가 짧은 요청부터 처리하는 기법은 SCAN이다. SSTF는 방향을 정하지 않고 현재 위치에서 가장 가까운 요청을 선택한다는 점이 다르다.
9. 파일 관리 시스템과 파일 접근 방식
파일과 파일 관리 시스템
파일(file)은 디스크 등의 보조기억장치에 저장된 서로 관련 있는 데이터의 논리적인 집합이다. 파일 관리 시스템(file management system)은 파일에서 사용하는 자원을 관리하고 파일의 생성, 삭제, 수정, 접근 등의 작업을 제어하는 소프트웨어이다.
| 구성 요소 | 역할 |
|---|---|
| 접근 방식 | 파일에 저장된 데이터에 어떤 순서와 방법으로 접근할지 정한다. |
| 파일 관리 | 파일의 저장, 참조, 공유, 보호 기능을 제공한다. |
| 보조기억장치 관리 | 파일 저장에 필요한 공간을 할당하고 사용 후 회수한다. |
| 파일 무결성 관리 | 파일 정보가 손실되지 않고 정확한 상태를 유지하도록 보호한다. |
파일 관리 시스템은 물리적인 저장 요소, 정보 자원, 파일을 저장하고 분배하기 위한 정책을 관리한다. 또한 파일 생성·삭제·수정·접근·공유·백업·복구와 같은 연산을 수행하며, 파일 이름을 실제 보조기억장치 위치에 연결하는 파일 디렉터리도 관리한다.
순차 파일
순차 파일(sequential file)은 레코드의 논리적 순서에 따라 보조기억장치에 연속적으로 저장하는 구조이다. 레코드는 키 값에 따라 일정한 순서를 유지한다. 특정 레코드에 접근하려면 그 앞의 레코드들을 차례로 읽어야 하므로 순차 처리에는 적합하지만 임의 위치 접근에는 시간이 걸린다. 자기테이프에 많이 이용된다.
직접 파일
직접 파일(direct file)은 레코드가 저장된 물리적 주소를 이용해 원하는 레코드에 직접 접근하는 구조이다. 앞의 레코드를 읽지 않고도 특정 레코드에 접근할 수 있지만, 해당 레코드가 저장된 주소 정보를 알고 있어야 한다. 직접 접근 저장장치에 저장한다.
인덱스 순차 파일
인덱스 순차 파일(indexed sequential file)은 레코드를 순차적으로 정렬해 저장하면서 각 영역을 가리키는 포인터를 가진 인덱스를 함께 구성한다. 순차 처리와 직접 처리를 모두 지원한다. 특정 레코드는 인덱스를 이용해 해당 영역으로 이동한 뒤 찾을 수 있다.
| 접근 방식 | 접근 원리 | 특징 |
|---|---|---|
| 순차 파일 | 앞 레코드부터 차례로 접근 | 순차 처리에 적합하지만 중간 레코드 직접 접근이 어려움 |
| 직접 파일 | 저장 주소로 원하는 레코드에 직접 접근 | 빠른 임의 접근이 가능하나 주소 정보가 필요함 |
| 인덱스 순차 파일 | 정렬된 레코드와 인덱스 포인터 이용 | 순차 접근과 직접 접근을 함께 지원함 |
10. 디스크 공간 할당 방식
연속 할당
연속 할당(contiguous allocation)은 하나의 파일에 디스크의 연속된 저장공간을 배정하는 방법이다. 파일 디렉터리는 파일이 시작되는 블록 주소와 파일의 길이를 관리한다. 파일 크기만큼 연속된 빈 공간이 있으면 그 공간에 파일을 저장한다.
연속된 블록을 이용하므로 파일의 어느 위치든 빠르게 접근할 수 있고 관리 구조가 단순하다. 그러나 파일을 삭제한 자리에 작은 빈 공간이 흩어지는 외부 단편화가 발생할 수 있다. 파일 크기가 커질 때 뒤에 연속 공간이 없으면 확장이 어렵고, 파일 크기를 미리 정확히 예측해야 하는 문제도 있다.
연결 할당
연결 할당은 하나의 파일을 여러 개의 비연속 블록으로 나누어 저장하고, 각 블록의 포인터로 다음 블록을 연결하는 불연속 할당 방식이다. 디렉터리에는 파일의 시작 주소와 마지막 주소를 기록한다. 파일이 커지면 새 블록을 연결하고 작아지면 불필요한 블록을 반환하므로 크기 변경이 쉽다.
연속된 공간을 찾을 필요가 없어 외부 단편화 문제를 줄일 수 있지만, 파일의 중간 위치를 읽으려면 처음부터 포인터를 따라가야 한다. 포인터를 저장하는 공간도 필요하며, 보조기억장치 공간을 오가며 블록을 찾는 추가 작업이 발생한다.
인덱스 할당
인덱스 할당은 파일을 구성하는 블록들의 주소를 하나의 인덱스 블록에 모아 저장하는 불연속 할당 방식이다. 디렉터리는 해당 파일의 인덱스 블록 주소를 기록한다. 파일의 특정 블록 주소를 인덱스에서 바로 찾을 수 있으므로 연결 할당보다 직접 접근에 유리하다.
파일이 확장되면 새로운 데이터 블록을 할당하고 주소를 인덱스에 추가한다. 파일이 축소되면 사용하지 않는 블록을 반환한다. 다만 파일마다 인덱스 블록을 위한 별도의 공간이 필요하고, 인덱스를 읽는 추가 접근 비용이 발생한다.
블록 단위 불연속 할당
블록 단위 불연속 할당은 개별 섹터 대신 여러 개의 연속된 섹터로 구성된 블록을 할당하여 연속 할당과 불연속 할당의 성격을 결합한다. 파일이 커지면 현재 파일 위치에서 가까운 빈 블록을 추가로 배정한다. 개별 섹터를 매번 연결하는 비용을 줄일 수 있지만, 파일 접근 시 해당 블록을 찾고 블록 안의 섹터를 다시 찾아야 한다.
| 할당 방식 | 주소 관리 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|---|
| 연속 할당 | 시작 주소와 파일 길이 | 구조가 단순하고 순차·직접 접근이 빠름 | 외부 단편화와 파일 확장 문제가 있음 |
| 연결 할당 | 각 블록의 다음 블록 포인터 | 파일 크기 변경이 쉽고 연속 공간이 불필요함 | 직접 접근이 어렵고 포인터 공간이 필요함 |
| 인덱스 할당 | 인덱스 블록에 데이터 블록 주소 저장 | 비연속 저장에서도 직접 접근이 가능함 | 인덱스 저장 공간과 추가 접근이 필요함 |
| 블록 단위 불연속 할당 | 연속 섹터 묶음인 블록 단위로 관리 | 개별 섹터 연결에 따른 추가 비용을 줄임 | 블록과 블록 내부 위치를 함께 찾아야 함 |
핵심 개념 정리
- 프로그램은 정적인 명령어 집합이고, 프로세스는 주기억장치에서 실행되는 동적인 프로그램이다.
- 운영체제는 PCB를 이용하여 프로세스의 상태와 실행 정보를 관리한다.
- 비선점 방식은 프로세스가 CPU를 자발적으로 반납하고, 선점 방식은 운영체제가 CPU를 회수할 수 있다.
- FCFS는 도착 순서, 우선순위 스케줄링은 우선순위, SJF는 예상 수행시간, RR은 시간 할당량을 기준으로 한다.
- 교착상태는 둘 이상의 프로세스가 서로의 자원을 기다려 무한 대기하는 상태이다.
- 교착상태의 네 조건은 상호배제, 대기, 비선점, 원형대기이다.
- 교착상태는 예방, 탐지, 복구 방법으로 처리할 수 있다.
- 디스크 접근 시간은 탐색시간, 회전 지연시간, 데이터 전송시간으로 구성된다.
- 디스크 FCFS는 도착 순서, SSTF는 최단 탐색거리, SCAN은 이동 방향, SLTF는 최단 회전 지연시간을 기준으로 한다.
- 파일 접근 방식에는 순차 파일, 직접 파일, 인덱스 순차 파일이 있다.
- 디스크 공간은 연속 할당 또는 연결·인덱스 등의 불연속 할당 방식으로 배정할 수 있다.
최종 정리: 운영체제의 관리 기법은 제한된 자원을 어떤 순서와 구조로 배정할 것인가에 관한 문제이다. CPU에서는 프로세스의 실행 순서를, 교착상태에서는 자원 대기 관계를, 디스크에서는 헤드의 이동 순서를, 파일 시스템에서는 데이터의 접근과 저장 위치를 관리한다. 각 기법의 선택 기준과 장단점을 서로 연결해 이해하는 것이 핵심이다.
예상문제 20선
1. 프로그램과 프로세스의 관계에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ①
프로그램은 정적인 명령어 집합이며, 이를 적재하고 실행하여 동적인 상태가 된 것이 프로세스이다.
2. 실행 준비를 마치고 CPU 할당을 기다리는 프로세스의 상태는?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ②
준비 상태는 실행에 필요한 조건을 갖추고 CPU가 배정되기를 기다리는 상태이다.
3. 선점 스케줄링의 특징은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
선점 방식에서는 운영체제가 필요에 따라 현재 프로세스의 CPU 사용을 중단시키고 다른 프로세스에 CPU를 할당할 수 있다.
4. FCFS 스케줄링의 단점으로 옳은 것은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
FCFS는 도착 순서대로 처리하므로 앞의 긴 작업이 뒤 작업의 대기시간을 크게 늘릴 수 있다.
5. 낮은 우선순위 프로세스가 계속 CPU를 배정받지 못하는 현상은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ①
높은 우선순위 작업이 계속 먼저 실행되어 낮은 우선순위 작업이 무기한 기다리는 상태를 기아라고 한다.
6. 현재 준비 큐에서 예상 수행시간이 가장 짧은 프로세스를 먼저 처리하는 기법은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ②
SJF는 Shortest Job First의 약자로 예상 실행시간이 가장 짧은 작업을 먼저 선택한다.
7. RR 스케줄링에서 시간 할당량 안에 작업을 끝내지 못한 프로세스는?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
RR은 시간 할당량이 끝나면 CPU를 회수하고 미완료 프로세스를 준비 큐의 뒤에 다시 배치한다.
8. 교착상태가 발생하기 위한 필수 조건이 아닌 것은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
교착상태의 필수 조건은 상호배제, 대기, 비선점, 원형대기이며 선입선출은 해당하지 않는다.
9. 프로세스가 자원을 가진 채 다른 자원의 할당을 기다리는 것은 교착상태의 어느 조건인가?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ①
대기 조건은 이미 하나 이상의 자원을 보유한 프로세스가 추가 자원을 기다리는 상태이다.
10. 교착상태 예방에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ②
필수 조건 가운데 하나라도 깨지면 교착상태가 발생할 수 없다는 원리를 이용하는 방법이 예방이다.
11. 디스크 팩에서 중심으로부터 같은 거리에 있는 트랙들의 집합은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
여러 원판에서 중심으로부터 같은 거리에 놓인 트랙을 수직으로 묶은 집합을 실린더라고 한다.
12. 디스크 헤드를 원하는 트랙으로 이동시키는 데 걸리는 시간은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
탐색시간은 읽기·쓰기 헤드를 요청된 데이터가 있는 트랙으로 이동시키는 시간이다.
13. 현재 헤드 위치에서 탐색거리가 가장 짧은 요청을 먼저 서비스하는 디스크 스케줄링은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ①
SSTF는 현재 헤드 위치를 기준으로 가장 짧은 탐색시간이 필요한 요청을 선택한다.
14. 한쪽 방향으로 이동하며 요청을 처리한 뒤 방향을 바꾸는 디스크 스케줄링은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ②
SCAN은 엘리베이터처럼 현재 방향의 요청을 처리하고 끝에서 방향을 바꾸어 반대쪽 요청을 처리한다.
15. SLTF 디스크 스케줄링이 최소화하려는 시간은?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ③
SLTF는 원판 회전으로 원하는 섹터가 헤드 아래에 도달하기까지의 지연이 가장 짧은 요청을 먼저 처리한다.
16. 순차 처리와 직접 처리를 모두 지원하는 파일 구조는?
정답입니다.
오답입니다. 답안을 다시 선택해 보세요.
정답 및 해설 보기
정답: ④
인덱스 순차 파일은 정렬된 레코드와 인덱스를 함께 두어 순차 접근과 직접 접근을 모두 가능하게 한다.
17. 연속 할당 방식에서 파일 디렉터리가 관리하는 대표 정보는?
정답입니다.
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정답: ①
연속 할당은 파일이 연속된 블록에 저장되므로 시작 위치와 길이를 알면 전체 위치를 계산할 수 있다.
18. 연결 할당 방식의 장점은?
정답입니다.
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정답: ②
연결 할당은 빈 블록을 새로 연결하거나 기존 블록을 반환할 수 있어 파일 크기 변경이 비교적 쉽다.
19. 인덱스 할당 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답입니다.
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정답: ③
인덱스 할당은 한 파일에 속한 데이터 블록의 위치를 인덱스 블록에 모아 기록하므로 비연속 저장에서도 직접 접근이 가능하다.
20. 연속 할당 방식의 대표적인 문제는?
정답입니다.
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정답: ④
연속 할당은 충분히 큰 연속 공간이 필요하므로 작은 빈 공간이 흩어지는 외부 단편화와 확장 문제가 생길 수 있다.
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