운영체제 연습문제

운영체제 개요 ~ CPU 스케줄링까지의 연습문제입니다. 답안은 하단에 있습니다.

Q. 운영체제란?

Q. 커널이란?

Q. 운영체제의 역할은?

Q. 운영체제의 목적은?

Q. 초기 운영체제의 문제점은?

Q. 단순 일괄처리 시스템의 목적은?

Q. 자동적 작업 순서화의 장점과 상주 모니터가 무엇인지 작성하시오.

Q. 스풀링이란?

Q. 작업풀이란?

Q. 멀티 프로그래밍의 정의는?

Q. 멀티 프로그래밍의 문제점은?

Q. 멀티 프로세싱과 멀티 프로세서의 차이는?

Q. 멀티 프로세싱의 문제점은?

Q. 배치 처리시스템의 문제점은?

Q. 멀티 프로그래밍의 정도란?

Q. 잡 스케줄러의 역할은?

Q. 시분할 시스템이란?

Q. 시분할 운영체제의 문제점은?

Q. 큐를 세우는 이유는?

Q. 서스펜드란?

Q. PCB란?

Q. PCB의 구성

Q. 문맥 교환(Context Switching)이란?

Q. 디스패치란?

Q. fork() 시스템 호출에 대해서 설명하시오.

Q. 인터럽트와 폴링의 차이는?

Q. ISR이란?

Q. 인터럽트 벡터란?

Q. 프로그램이 프로세스가 되려면 운영체제로부터 무엇을 받아야 하는가?

Q. 프로세스의 상태 중 CPU를 할당받기 위해 기다리는 상태는 무엇인가?

Q. 프로세스의 상태 중 입출력 작업을 하기 위해 이동하는 상태는 무엇인가?

Q. 프로그램과 프로세스의 개념에 대해서 설명하시오.

Q. 프로세스의 정의

Q. CPU 스케줄러의 역할은?

Q. CPU 스케줄러가 준비 상태에 있는 프로세스 중 하나를 골라 CPU를 할당하는 작업을 무엇이라고 하는가?

Q. 실행 상태에서 하나의 프로세스가 나가고 새로운 프로세스가 들어오는 상황을 무엇이라고 하는가?

Q. 실행 중인 프로세스로부터 새로운 프로세스를 복사하는 시스템 호출은 무엇인가?

Q. 프로세스의 골격은 그대로 둔 채 코드 영역만 바꾸는 시스템 호출은 무엇인가?

Q. 프로세스의 상태 5가지를 설명하시오.

Q. 프로세스의 코드에 정의된 절차에 따라 CPU에 작업 요청을 하는 실행 단위로서 가벼운 프로세스라고 불리는 것은 무엇인가?

Q. lpthread 란?

Q. 스레드의 장점에 대해서 설명하시오.

Q. 멀티 스레드의 장점에 대서 설명하시오.

Q. 작업이 끝난 프로세스의 자원을 회수하는 행위를 무엇이라고 하는가?

Q. 시스템 내 전체 프로세스의 수를 조절하는 것으로, 장기 스케줄링 또는 작업 스케줄링이라 불리는 스케줄링 수준은 무엇인가?

Q. 어떤 프로세스에 CPU를 할당하고 어떤 프로세스를 대기 상태로 보낼지 등을 결정하는 스케줄링 수준은 무엇인가?

Q. 어떤 프로세스가 CPU를 할당받아 실행 중이더라도 운영체제가 CPU를 강제로 빼앗을 수 있는 스케줄링은 무엇인가?

Q. 현재 입출력을 진행하는 프로세스로, 사용자와 상호작용이 가능하여 상호작용 프로세스라고도 불리는 것은 무엇인가?

Q. 준비 큐에 도착한 순서대로 CPU를 할당하는 비선점형 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?

Q. 준비 큐에 있는 프로세스 중 실행시간이 가장 짧은 작업부터 CPU를 할당하는 비선점형 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?

Q. SJF 스케줄링 알고리즘의 단점으로 크기가 큰 작업이 계속 뒤로 밀리는 현상을 무엇이라 하는가?

Q. 아사 현상을 해결하는 방법을 설명하시오.

Q. 서비스를 받기 위해 대기한 시간과 CPU 사용시간을 고려하여 우선순위를 정하는 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?

Q. 프로세스가 할당받은 시간(타임 슬라이스) 동안 작업하다가 작업을 완료하지 못하면 준비 큐의 맨 뒤로 가서 다음 자기 차례가 올 때까지 기다리는 선점형 스케줄링 알고리즘 중 가장 단순한 것은 무엇인가?

Q. 타임 슬라이스의 크기와 문맥 교환의 관계를 설명하시오.

Q. 기본적으로 라운드 로빈 방식을 사용하지만, CPU를 할당받을 프로세스를 선택할 때 남아있는 작업 시간이 가장 적은 것을 선택하는 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?

Q. 우선순위에 따라 준비 큐를 여러 개 사용하며 고정형 우선순위를 적용하는 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?

Q. 우선순위에 따라 준비 큐를 여러 개 사용하며 프로세스가 CPU를 사용한 후 우선순위가 낮아지는 특성을 가진 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?

Q. 다단계 피드백 큐 스케줄링에서 마지막 큐에 있는 프로세스(우선순위가 가장 낮은 프로세스)의 타임 슬라이스 크기는 얼마인가?

Q. 다단계 피드백 큐 스케줄링에서 우선순위가 낮아질수록 타임 슬라이스의 크기는 어떻게 변하는가?

Q. 다단계 피드백 큐 스케줄링에서 마지막 큐(우선순위가 가장 낮은 큐)는 어떤 스케줄링 알고리즘처럼 동작하는가?

Q. CPU 스케줄링의 단계와 그 특징을 설명하시오.

Q. CPU 스케줄링의 목적을 설명하시오.

Q. 선점형 스케줄링과 비선점형 스케줄링을 비교하여 설명하시오.

Q. 선점형과 비선점형 스케줄링의 장단점은?

Q. 프로세스의 우선 순위를 배정하는 방식에는 어떤 것이 있는가?

Q. FCFS, SJF, HRN 스케줄링의 특징을 설명하시오.

Q. 라운드 로빈, SRT, 다단계 큐, 다단계 피드백 큐 스케줄링의 특징을 설명하시오.

Q. 타임 슬라이스의 크기를 정하는 것과 시스템 효율성에 대해 설명하시오.

 

 

 

 

 

 

답안

Q. 운영체제란?
A. 컴퓨터 사용자와 하드웨어 사이의 중재자 역할을 하는 프로그램이다. 사용자에게 편리한 인터페이스 환경을 제공하고 컴퓨터 시스템 자원을 효율적으로 관리한다.

Q. 커널이란?
A. 운영체제의 핵심적인 기능을 모아 놓은 것

Q. 운영체제의 역할은?
A. 자원관리, 자원보호, 하드웨어 인터페이스 제공, 사용자 인터페이스 제공

Q. 운영체제의 목적은?
A. 시스템 성능 / 생산성 향상
    ① 처리능력 향상 ② 신뢰도 향상 ③ 응답시간 단축 ④ 사용 가능도 향상 

Q. 초기 운영체제의 문제점은?
A. ① 작업 준비 시간(Job SetUp Time)  ② 작업 철거 시간(TearDown Time) ③ 작업 변환 시간(Job Transition Time)

Q. 단순 일괄처리 시스템의 목적은?
A. 작업 전환 시간을 줄이고, CPU의 이용도를 높이는 것

Q. 자동적 작업 순서화의 장점과 상주 모니터가 무엇인지 작성하시오.
A. 장점 : 다음에 처리할 작업들의 순서를 자동함으로써 작업 준비 시간 등을 줄일 수 있다.
    상주 모니터 : 하나의 작업에서 다른 작업으로 실행할 수 있도록 자동적으로 제어해주는 프로그램 

Q. 스풀링이란?
A. 하나의 작업이 CPU를 사용하는 동안에 다른 작업은 I/O를 수행하여 메모리에 적재하는 것

Q. 작업풀이란?
A. 시스템이나 응용 프로그램이 처리해야 할 작업들을 저장하고 관리하는 메모리 내의 자료구조

Q. 멀티 프로그래밍의 정의는?
A. 한 개 이상의 사용자 프로그램(작업)이 메모리에 존재/적재 되어 있는 것

Q. 멀티 프로그래밍의 문제점은?
A. 프로그램 내부에서 I/O가 발생하면 CPU idle(쉬는 시간)이 발생한다.

Q. 멀티 프로세싱과 멀티 프로세서의 차이는?
A. 멀티 프로세싱은 하나 이상의 프로세스를 실행하는 기능(소프트웨어적 개념), 멀티 프로세서는 하나의 보드에 여러 개의 CPU 칩이 존재하는 하드웨어 시스템(하드웨어적 개념)

Q. 멀티 프로세싱의 문제점은?
A. 프로그램 1이 무한루프를 실행하여 CPU를 점유하면 다른 프로그램은 CPU를 사용할 수 없음

Q. 배치 처리시스템의 문제점은?
A. ① 작업들 사이에 대화적이지 않다.  ② 응답 시간이 길다.  ③ 다수의 사용자가 컴퓨터 자원을 공유하기 때문에 작업 우선순위와 자원 분배에 관한 복잡성을 증가시킬 수 있다.

Q. 멀티 프로그래밍의 정도란?
A. 메모리에 적재되어 실행 대기 중인 프로세스의 수

Q. 잡 스케줄러의 역할은?
A. 멀티 프로그래밍의 정도를 결정하고, 스풀러에 의해 디스크에 저장된 작업을 선정한다.

Q. 시분할 시스템이란?
A. 한 작업이 CPU를 사용할 수 있는 최대의 시간(Time Quantum)을 정하고 이 시간 동안만 CPU를 사용하게 하고 시간이 지나면 다른 작업이 CPU를 사용하게 한다. (멀티프로세싱 + 타임 퀀텀 == 시분할 시스템)

Q. 시분할 운영체제의 문제점은?
A. 1. 메모리 관리 및 메모리 보호 정책이 복잡해진다.
    2. 사용자들의 프로그램이 병행/동시 수행할 수 있는 방법들이 필요하다.
    3. cpu스케줄링 방식들이 더 어렵고 복잡해진다.
    4. 작업들 사이에 동기화 / 통신 등의 문제를 해결해야한다.

Q. 큐를 세우는 이유는?
A. 공용 자원을 사용하기 위해서

Q. 서스펜드란?
A. 메모리 부족 또는 입출력 대기 등 사용자 요청에 의해 중요한 작업 자원을 재할당하기 위해 일시적으로 프로세스를 중지 시키는 것

Q. PCB란?
A. PCB란 프로세스 제어 블록의 약자로, 프로세스를 실행하는데 필요한 중요한 정보를 보관하는 자료구조

Q. PCB의 구성
A. 프로세스 구분자(PID), 포인터, 프로세스 상태, 프로그램 카운터, 레지스터 정보, 메모리 관리 정보, 계정 정보, 프로세스 우선순위, 할당된 자원 정보, 부모 및 자식 프로세스 구분자

Q. 문맥 교환 (Context Switching) 이란?
A. CPU를 차지하던 프로세스가 나가고 새로운 프로세스를 받아들이는 작업

Q. 디스패치란?
A. CPU 스케줄러가 준비 상태에 있는 프로세스 중 하나를 골라 CPU를 할당하는 작업

Q. fork() 시스템 호출에 대해서 설명하시오.
A. fork() 시스템 호출은 실행 중인 프로세스를 복사하는 함수이다. 이때 실항하던 프로세스는 부모 프로세스, 새로 생긴 프로세스는 자식 프로세스로서 부모-자식 관계가 된다.

Q. 인터럽트와 폴링의 차이는?
A. 인터럽트는 이벤트 발생 시 CPU가 자동으로 반응하여 해당 이벤트를 처리하는 방식이고, 폴링은 CPU가 주기적으로 장치 상태를 확인하는 방식이다.

Q. ISR이란?
A. ISR(Interrupt Service Routine)은 특정 인터럽트가 발생했을 때 실행되는 처리 루틴으로, 인터럽트를 신속하게 처리하고 시스템을 원래 상태로 복귀시키는 함수다.

Q. 인터럽트 벡터란?
A. 인터럽트 벡터는 인터럽트 식별 번호(ID)와 그 인터럽트를 처리하는 ISR(Interrupt Service Routine)의 주소를 연결하는 테이블이다.  시스템은 인터럽트 발생 시 이 테이블을 참조하여 해당 ISR을 찾고 실행한다.

Q. 프로그램이 프로세스가 되려면 운영체제로부터 무엇을 받아야 하는가?
A. 프로세스 제어 블록(PCB)

Q. 프로세스의 상태 중 CPU를 할당받기 위해 기다리는 상태는 무엇인가?
A. 준비 상태

Q. 프로세스의 상태 중 입출력 작업을 하기 위해 이동하는 상태는 무엇인가?
A. 대기 상태

Q. 프로그램과 프로세스의 개념에 대해서 설명하시오.
A. 프로그램 : 저장장치에 저장되어 있는 정적인 상태
    프로세스 : 실행을 위해 메모리 위에 올라온 동적인 상태

Q. 프로세스의 정의
A. 현재 실행중이거나 곧 실행 가능한 PCB를 가진 프로그램

Q. CPU 스케줄러의 역할은?
A. 여러 프로세스의 상황을 고려하여 CPU와 시스템 자원의 배정을 결정 

Q. CPU 스케줄러가 준비 상태에 있는 프로세스 중 하나를 골라 CPU를 할당하는 작업을 무엇이라고 하는가?
A. 디스패치

Q. 실행 상태에서 하나의 프로세스가 나가고 새로운 프로세스가 들어오는 상황을 무엇이라고 하는가?
A. 문맥 교환(Context Switching)

Q. 실행 중인 프로세스로부터 새로운 프로세스를 복사하는 시스템 호출은 무엇인가?
A. fork()

Q. 프로세스의 골격은 그대로 둔 채 코드 영역만 바꾸는 시스템 호출은 무엇인가?
A. exec()

Q. 프로세스의 상태 5가지와 타임아웃에 대해서 설명하시오.
A. 생성 상태 : 프로세스가 메모리에 올라와 실행 준비를 완료한 상태, 이때 PCB 생성
    준비 상태 : 프로세스가 CPU를 얻을 때까지 기다리는 상태
    실행 상태 : 프로세스가 CPU를 얻어서 실제 작업을 수행하는 상태
    대기 상태 : 프로세스가 필요한 자원을 기다리거나,  I/O를 수행하기 위해 일시적으로 프로세스를 중지한 상태
    완료 상태 : 실행 상태의 프로세스가 주어진 시간 안에 작업을 마치면 진입하는 상태. 이때 PCB는 폐기됨
    타임 아웃 : 프로세스가 주어진 타임 슬라이스 동안 작업을 완료하지 못하면 다시 준비 상태로 보내는 것

Q. 프로세스의 코드에 정의된 절차에 따라 CPU에 작업 요청을 하는 실행 단위로서 가벼운 프로세스라고 불리는 것은 무엇인가?
A. 스레드

Q. lpthread 란?
A. POSIX 라이브러리를 링크하여 멀티 스레딩을 지원한다. 어떤 파일 내에 멀티 스레딩 프로그래밍을 수행하기 위해 필요한 함수들을 사용할 수 있도록 한다.

Q. 스레드의 장점에 대해서 설명하시오.
A. 1. 문맥 교환 시간이 줄어든다
    2 . 실행 단위가 스레드로 세분화 되어 병행 수행이 증가한다.
    3. 스레드 생성시간이 프로세스 생성시간에 비해 짧고 효율적이다.

Q. 멀티 스레드의 장점에 대서 설명하시오.
A. 1. 응답성 향상  2. 효율성 향상  3. 자원공유  4. 다중 CPU 지원

Q. 작업이 끝난 프로세스의 자원을 회수하는 행위를 무엇이라고 하는가?
A. 자원 회수

Q. 시스템 내 전체 프로세스의 수를 조절하는 것으로, 장기 스케줄링 또는 작업 스케줄링이라 불리는 스케줄링 수준은 무엇인가?
A. 고수준 스케줄링

Q. 어떤 프로세스에 CPU를 할당하고 어떤 프로세스를 대기 상태로 보낼지 등을 결정하는 스케줄링 수준은 무엇인가?
A. 저수준 스케줄링

Q. 어떤 프로세스가 CPU를 할당받아 실행 중이더라도 운영체제가 CPU를 강제로 빼앗을 수 있는 스케줄링은 무엇인가?
A. 선점형 스케줄링

Q. 현재 입출력을 진행하는 프로세스로, 사용자와 상호작용이 가능하여 상호작용 프로세스라고도 불리는 것은 무엇인가?
A. 전면 프로세스

Q. 준비 큐에 도착한 순서대로 CPU를 할당하는 비선점형 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?
A. FCFS 스케줄링

Q. 준비 큐에 있는 프로세스 중 실행시간이 가장 짧은 작업부터 CPU를 할당하는 비선점형 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?
A. SJF 스케줄링

Q. SJF 스케줄링 알고리즘의 단점으로 크기가 큰 작업이 계속 뒤로 밀리는 현상을 무엇이라 하는가?
A. 아사 현상, 무한 대기 현상

Q. 아사 현상을 해결하는 방법을 설명하시오.
A. 에이징

Q. 서비스를 받기 위해 대기한 시간과 CPU 사용시간을 고려하여 우선순위를 정하는 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?
A. HRN 스케줄링

Q. 프로세스가 할당받은 시간(타임 슬라이스) 동안 작업하다가 작업을 완료하지 못하면 준비 큐의 맨 뒤로 가서 다음 자기 차례가 올 때까지 기다리는 선점형 스케줄링 알고리즘 중 가장 단순한 것은 무엇인가?
A. 라운드 로빈 스케줄링

Q. 타임 슬라이스의 크기와 문맥 교환의 관계를 설명하시오.
A. 타임 슬라이스가 작으면 문맥 교환의 횟수가 늘어난다. 타임 슬라이스가 크면 문맥 교환의 횟수가 적어진다. 따라서 타임 슬라이스의 크기와 문맥 교환의 관계는 반비례 관계다.

Q. 기본적으로 라운드 로빈 방식을 사용하지만, CPU를 할당받을 프로세스를 선택할 때 남아있는 작업 시간이 가장 적은 것을 선택하는 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?
A. SRT 스케줄링

Q. 우선순위에 따라 준비 큐를 여러 개 사용하며 고정형 우선순위를 적용하는 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?
A. 멀티 레벨(다단계) 큐 스케줄링

Q. 우선순위에 따라 준비 큐를 여러 개 사용하며 프로세스가 CPU를 사용한 후 우선순위가 낮아지는 특성을 가진 스케줄링 알고리즘은 무엇인가?
A. 멀티 레벨(다단계) 피드백 큐 스케줄링

Q. 멀티 피드백 큐 스케줄링에서 마지막 큐에 있는 프로세스(우선순위가 가장 낮은 프로세스)의 타임 슬라이스 크기는 얼마인가?
A. 무한대

Q. 다단계 피드백 큐 스케줄링에서 우선순위가 낮아질수록 타임 슬라이스의 크기는 어떻게 변하는가?
A. 커진다

Q. 다단계 피드백 큐 스케줄링에서 마지막 큐(우선순위가 가장 낮은 큐)는 어떤 스케줄링 알고리즘처럼 동작하는가?
A. FCFS 스케줄링

Q. CPU 스케줄링의 단계와 그 특징을 설명하시오.
A. 고수준 스케줄링(job or long-term scheduler)  - 시스템 내 전체 작업 수를 조절한다
    중간수준 스케줄링(medium-term or swapper) - 전체 시스템의 활성화된 프로세스 수를 조절하여 과부하를 막는다
    저수준 스케줄링(short-term or cpu scheduler) - 어떤 프로세스에 cpu를 할당할 지, 어떤 프로세스를 대기 상태로 보낼지 등을 결정

Q. CPU 스케줄링의 목적을 설명하시오.
A. - 공평성  - 효율성  - 안정성  - 확장성  - 반응 시간 보장  - 무한 연기 방지

Q. 선점형 스케줄링과 비선점형 스케줄링을 비교하여 설명하시오.
A. 선점형 스케줄링은 os가 필요하다고 판단하면 실행 상태에 있는 프로세스의 작업을 중단 시키고 새로우 작업을 시작할 수 있지만, 비선점형 스케줄링은 프로세스가 실행 상태에 cpu를 사용하고 있는 동안에는 건들 수 없다.  

Q. 선점형과 비선점형 스케줄링의 장단점은?
A. 장점 :
               선점형 : 프로세스가 CPU를 독점할 수 없어 대화형이나 시분할 시스템에 적합하다.
               비선점형 : CPU 스케줄러의 작업량이 적고 문맥 교환의 오버헤드가 적다. 
    단점 :
              선점형: 문맥 교환의 오버헤드가 많다.
              비선점형: 기다리는 프로세스가 많아 처리율이 떨어진다.

Q. 프로세스의 우선 순위를 배정하는 방식에는 어떤 것이 있는가?
A. 고정 우선 순위 방식과 변동 우선 순위 방식

Q. FCFS, SJF, HRN 스케줄링의 특징을 설명하시오.
A. FCFS : 메모리에 적재되는 순서로 CPU를 할당한다.
    SJF : 실행 시간이 가장 짧은 작업부터 CPU를 할당하는 방식
    HRN : 대기 시간 및 실행 시간 고려 우선수위 조정

Q. 라운드 로빈, SRT, 다단계 큐, 다단계 피드백 큐 스케줄링의 특징을 설명하시오.
A. 라운드 로빈 : 타임 슬라이스 기반, 공평한 CPU 배분
    SRT : 남은 작업 시간 가장 적은 프로세스 우선
    다단계 큐 : 우선 순위별 큐 구분
    다단계 피드백 큐 : 프로세스 성능에 따라 큐 이동 가능 

Q. 타임 슬라이스의 크기를 정하는 것과 시스템 효율성에 대해 설명하시오.
A. 타임 슬라이스 작으면 문맥 교환 빈번
    타임 슬라이스 크면 처리량 감소 가능
    적절한 타임 슬라이스 설정으로 시스테 효율성 조정 필요