[정보처리기사 실기] 11. 응용 SW 기초 기술 활용

운영체제 특징

▶ 운영체제

 

컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 시스템 소프트웨어

 

▶ 운영체제 종류

 

• Windows: Microsoft 사에서 개발한 운영체제로, GUI, 선점형 멀티태스킹, PnP, OLE 등의 특징이 있다.
• Unix: AT&T 벨 연구소, MIT, GE가 공동으로 개발한 운영체제로, 시분할 시스템, 다중 사용자, 다중 작업, 트리 구조 파일 시스템 등의 특징이 있다.
• Linux: 리누스 토발즈가 개발한 Unix 기반의 운영체제
• MacOS: Apple 사에서 개발한 Unix 기반의 PC 운영체제
• Android: Google 사에서 개발한 Linux 기반 모바일 운영체제
• iOS: Apple 사에서 개발한 Unix 기반의 모바일 운영체제

 

▶ 커널 (Kernel)

 

OS의 핵심이 되는 프로그램으로, 시스템 자원을 관리하며 프로그램과 하드웨어 간의 인터페이스 역할을 한다.

 

▶ 쉘 (Shell)

 

사용자로부터 명령어를 받아 해석하고 처리하며, 시스템과 사용자 간의 인터페이스 역할을 한다.

 

기억장치 관리

▶ 메모리 관리 기법 4가지

 

• 반입 기법: 메모리 적재 시기 결정
• 배치 기법: 메모리 적재 위치 결정
• 할당 기법: 메모리 적재 방법 결정
• 교체 기법: 메모리 교체 대상 결정

 

▶ 메모리 반입 전략 2가지

 

• 요구 반입: 실행중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재
• 예상 반입: 실행중인 프로그램에 의해 참조될 프로그램이나 데이터를 미리 예상하여 적재

 

▶ 메모리 배치 전략 3가지

 

• 최초 적합 (First Fit): 빈 영역 중 첫번째 영역에 배치
• 최적 적합 (Best Fit): 빈 영역 중 단편화를 가장 작게 남기는 영역에 배치
• 최악 적합 (Worst Fit): 빈 영역 중 단편화를 가장 크게 남기는 영역에 배치

 

▶ 메모리 할당 기법 2가지

 

• 페이징 (Paging): 주기억장치의 사용자 영역을 고정된 크기의 페이지로 나누어 저장
• 세그멘테이션 기법 (Segmentation): 프로세스를 서로 크기가 다른 세그먼트로 분할하여 배치

 

▶ 지역성 (Locality)

 

프로세스가 실행되는 동안 주기억장치를 참조할 때 일부 페이지만 집중적으로 참조하는 성질

 

▶ 워킹 셋 (Working Set)

 

프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들의 집합

 

▶ 스래싱 (Thrashing)

 

프로세스의 처리 시간보다 페이지 교체에 소요되는 시간이 더 많아지는 현상

 

프로세스 개요

▶ 프로세스 상태 전이도

출처: IT위키

 

▶ 스케줄링 정의 및 종류 2가지

 

프로세스가 작업을 수행할 때 시스템 자원을 할당할 프로세스를 결정하는 작업

 

• 비선점형(Non-Preemptive) 스케줄링: 프로세스가 다른 프로세스가 사용중인 CPU를 차지할 수 없음
• 선점형(Preemptive) 스케줄링: 프로세스가 다른 프로세스가 사용중인 CPU를 차지할 수 있음

 

▶ 비선점형 스케줄링 기법 3가지

 

• FCFS (First Come First Served, FIFO): 큐에 도착한 순서대로 CPU 할당
• SJF (Shortest Job First): 서비스 시간이 가장 짧은 프로세스에게 CPU 할당
• HRN (Highest Response ratio Next): 응답률이 가장 높은 프로세스에게 CPU 할당
  응답률 = (대기 시간 + 서비스 시간) / 서비스 시간

 

▶ 선점형 스케줄링 기법 4가지

 

• RR (Round Robin): 일정한 CPU 할당 시간을 돌아가며 할당
• SRT (Shortest Remaining Time First): 가장 남은 서비스 시간이 짧은 프로세스를 우선 할당하며, 서비스 시간이 더 짧은 프로세스가 큐에 들어오면 프로세스 선점
• MLQ (Multi Level Queue): 프로세스들을 중요도 별로 그룹지어 분할
• MFQ (Multi level Feedback Queue): FIFO + RR

 

인터넷

 

▶ 프로토콜

 

시스템 간에 원활한 데이터 교환을 위한 통신 규약

 

▶ 프로토콜 기본 요소 3가지

 

• 구문 (Syntax): 데이터 형식, 신호 레벨 등의 규정
• 의미 (Semantic): 제어 정보, 에러 처리 규정
• 타이밍 (Timing): 전송 속도, 순서 규정

 

▶ IP 주소 정의 및 클래스 5가지

 

컴퓨터 네트워크에서 장치들을 구분하고 서로 통신 하기 위해 사용하는 고유한 번호

 

• A Class: 0~127로 시작
• B Class: 128~191로 시작
• C Class: 192~223으로 시작
• D Class: 224~239로 시작하며, 멀티캐스트 용도로 사용
• E Class: 240 이상의 숫자로 시작하며, 실험적 용도로 사용

 

▶ IPv6

 

기존에 사용하는 IPv4의 문제를 해결하기 위해 개발된 주소 체계로, 128비트 길이의 주소를 지원한다.

 

▶ IPv6 통신 방식 3가지

 

• 유니캐스트: 1:1 통신
• 멀티캐스트: 1:N 통신
• 애니캐스트: 가장 가까운 노드와 1:1 통신

 

▶ Domain Name

 

숫자인 IP 주소를 사람이 읽을 수 있는 문자 형태로 표현한 주소

 

▶ DNS (Domain Name System)

 

도메인 네임과 IP주소를 서로 변환해주는 시스템

 

OSI 참조 모델

▶ OSI 7계층 정의 및 계층 7가지

 

이 기종 시스템 간 원활한 통신을 위해 ISO에서 제안한 통신 규약

 

• 물리 계층 (Physical Layer)
• 데이터링크 계층 (Data Link Layer)
• 네트워크 계층 (Network Layer)
• 전송 계층 (Transport Layer)
• 세션 계층 (Session Layer)
• 표현 계층 (Presentation Layer)
• 응용 계층 (Application Layer)

 

▶ 물리 계층

 

두 장치 간의 기계적, 전기적 특성에 대한 규칙 정의

 

• 전송 단위: 비트
• 주요 프로토콜: RS-232C, X.21
• 관련 장비: 허브, 리피터

 

▶ 데이터 링크 계층

 

두 개의 인접한 개방 시스템들 간의 전송 효율성, 신뢰성 보장

 

• 주요 기능: 흐름 제어, 오류 제어, 회선 제어
• 전송 단위: 프레임
• 주요 프로토콜: HDLC, LAPB, LLC, MAC, LAPD, PPP
• 관련 장비: 브리지, 스위치, 랜카드

 

▶ 네트워크 계층

 

개방 시스템 간의 네트워크 연결 관리

 

• 주요 기능: 데이터 중계, 라우팅, 트래픽 제어, 패킷 정보 전송
• 전송 단위: 패킷
• 주요 프로토콜: X.25, IP, ICMP, ARP, RARP
• 관련 장비: 라우터

 

▶ 전송 계층

 

종단 시스템 간에 데이터 전송

 

• 주요 기능: 연결 설정, 주소 설정, 다중화, 흐름제어, 오류제어
• 전송 단위: 세그먼트
• 주요 프로토콜: TCP, UDP
• 관련 장비: 게이트웨이

 

▶ 세션 계층

 

응용 프로그램 간의 논리적인 연결 생성 및 제어

 

• 주요 기능: 대화 구성, 동기 제어, 데이터 교환 관리
• 전송 단위: 메시지

 

▶ 표현 계층

 

세션 계층과 응용 계층 간의 데이터 변환

 

• 주요 기능: 코드 변환, 데이터 암호화, 데이터 압축, 구문 검색, 포맷 변환, 문맥 관리
• 전송 단위: 데이터

 

▶ 응용 계층

 

사용자가 OSI 환경에 접근할 수 있도록 서비스 제공

 

• 주요 기능: 프로세스 간 정보 교환, 파일 전송
• 전송 단위: 프레임
• 주요 프로토콜: HTTP, SNMP, FTP, SMTP, DNS

 

네트워크 구축

▶ 네트워크 구축 방법 5가지

 

• 성형 (Star): 중앙 컴퓨터를 중심으로 단말장치들이 연결되는 중앙 집중식 네트워크
• 링형 (Ring): 이웃하는 컴퓨터끼리 PPP 연결
• 버스형 (Bus): 하나의 통신 회선에 여러 단말장치 연결
• 계층형 (Tree): 중앙 컴퓨터와 일정 지역의 단말장치 까지는 하나의 통신회선으로 연결하고, 그 외 지역의 단말장치는 중간 단말장치부터 다시 연결
• 망형 (Mesh): 모든 컴퓨터를 서로 연결

 

▶ 라우팅 프로토콜

 

• RIP (Routing Information Protocol): 벨만포드 알고리즘을 사용, 최대 홉수 15
• OSPF (Open Shortest Path First): RIP 단점 개선, 다익스트라 알고리즘 사용, 최대 홉수 255
• EGP (Exterior Gateway Protocol): 자율 시스템 또는 게이트웨이 간 라우팅에 사용되는 프로토콜
• BGP (Border Gateway Protocol): EGP의 단점 개선, 초기 이후엔 변화된 정보만 교환

 

▶ 교착상태 (Deadlock)

 

두개 이상의 작업이 서로 상대방의 작업이 끝나기만을 무한정 기다리는 현상

 

▶ 교착상태 발생 조건

 

• 상호배제 (Mutal Exclusion): 한번에 한 프로세스만 자원 사용 가능
• 비선점 (Non-Preemptive): 다른 프로세스의 자원을 빼앗지 않음
• 점유와 대기 (Hold and Wait): 프로세스가 자원을 점유한 상태로 다른 프로세스의 자원을 기다려야 함
• 환형 대기 (Circular Wait): 점유와 대기 상태의 프로세스들이 서로를 기다려야 함

 

▶ 교착상태 해결 방법

 

• 예방 (Prevention): 발생 조건 중 하나 이상을 부정하여 교착상태가 발생하지 않도록 예방
• 회피 (Avoidance): 교착상태 발생 시 적절히 피해가는 방법. 대표적으로 은행원 알고리즘이 있음
• 발견 (Detection): 교착상태 발생 시 판단 및 결정
• 회복 (Recovery): 교착상태 발생 시 프로세스 중지 또는 자원 선점 허용