기본 개념부터 동작 원리까지 운영체제

컴퓨터의 심장, 운영체제!

 

《기본 개념부터 동작 원리까지 운영체제》는 우리가 매일 사용하는 스마트폰, 컴퓨터, 서버가 모두 운영체제 위에서 돌아가며, 그 원리를 이해하는 것이야말로 컴퓨터를 효과적으로 사용하는 것이라고 말합니다. 이 책은 처음 운영체제를 배우는 독자들이 프로세스 관리, 메모리 관리, 가상 메모리와 같은 필수 주제와 개념을 쉽게 이해하고 기술적이고 난해한 개념을 단계적으로 이해할 수 있도록 구성하였습니다.

[목 차]

1장 | 컴퓨터 시스템 개요

1.1 컴퓨터 시스템 개요

1.2 프로세서(processor)

1.3 메모리(memory)

주기억 장치(main memory)

캐시(cache)

1.4 시스템 버스(system bus)

1.5 주변 장치

1.6 연습 문제

 

2장 | 운영체제 개요

2.1 운영체제의 역할

사용자 편리성 제공

시스템 효율성 향상

시스템 보호

2.2 운영체제의 구분

동시 사용자 수에 따른 분류

동시 실행 프로세스 수에 따른 분류

작업 수행 방식에 따른 분류

2.3 운영체제의 구조

운영체제 구성 요소

운영체제 구조

2.4 운영체제의 기능

프로세스 관리(process management)

프로세서 관리(processor management)

메모리 관리(memory management)

파일 관리(file management)

입출력 관리(I/O management)

보조기억 장치 및 주변 장치 관리

2.5 연습 문제

 

3장 | 프로세스 관리

3.1 프로세스 개요

3.2 프로세스 상태

생성 상태(created state)

준비 상태(ready state)

실행 상태(running state)

차단된/대기 상태(blocked/asleep state)

중지된 상태(suspended state)

종료/좀비 상태(terminated/zombie state)

3.3 문맥 교환(context switch)

3.4 인터럽트(interrupt)

3.5 연습 문제

 

4장 | 스레드

4.1 스레드의 개념

4.2 스레드의 구현

사용자 수준 스레드

커널 수준 스레드

혼합형 스레드

4.3 연습 문제

 

5장 | 프로세스 스케줄링

5.1 스케줄링의 목적

5.2 스케줄링 기준 및 정책

스케줄링 기준

스케줄링 단계

스케줄링 정책

5.3 프로세스 스케줄링 알고리즘

FCFS(선입 선출) 스케줄링

라운드 로빈(RR) 스케줄링

SPN 스케줄링

SRTN 스케줄링

HRRN 스케줄링

MLQ 스케줄링

MFQ 스케줄링

5.4 연습 문제

 

6장 | 동기화와 상호 배제

6.1 병행 프로세스와 임계 영역

병행 프로세스

공유 자원과 임계 영역

경쟁 상태

6.2 동기화와 상호 배제

동기화

상호 배제 구현

6.3 소프트웨어적 해결 방법

데커(Dekker) 알고리즘

피터슨(Peterson) 알고리즘

다익스트라(Dijkstra) 알고리즘

소프트웨어적 해결 방법의 단점

6.4 하드웨어적 해결 방법 - TAS 명령어

6.5 운영체제 지원 소프트웨어적 해결 방법

스핀락(spinlock)

세마포어(semaphore)

이벤트 카운트와 시퀀서(event-count & sequencer)

6.6 언어 레벨 해결 방법–모니터(monitor)

자원 할당 문제

생산자-소비자(producer-consumer) 문제 - 버퍼 크기가 N인 경우

식사하는 철학자(dining philosopher) 문제

6.7 연습 문제

 

7장 | 교착 상태

7.1 교착 상태와 자원

자원의 종류

교착 상태와 자원의 종류

7.2 교착 상태 모델

교착 상태 발생의 예

그래프 모델(graph model)

상태 전이 모델(state transition model)

교착 상태 발생 필요 조건

7.3 교착 상태 예방

독점 할당 자원 조건 제거

선점 불가 자원 조건 제거

보유 및 대기 조건 제거

순환 대기 조건 제거

7.4 교착 상태 회피

안전 상태(safe state)와 불안전 상태(unsafe state)

은행원 알고리즘(banker’s algorithm)

하버만 알고리즘(Harbermann’s algorithm)

7.5 교착 상태 탐지 및 복구

교착 상태 탐지(deadlock detection)

교착 상태 복구(deadlock recovery)

7.6 연습 문제

 

8장 | 메모리 관리

8.1 배경지식

메모리 계층 구조

물리 주소와 논리 주소

주소 바인딩

스와핑(swapping)

8.2 메모리 할당 방법

8.3 단일 프로그래밍 환경의 메모리 할당

경계 레지스터

메모리 오버레이

8.4 다중 프로그래밍 환경에서의 메모리 할당

고정 분할 다중 프로그래밍(FPM)

가변 분할 다중 프로그래밍(VPM)

8.5 연습 문제

 

9장 | 가상 메모리

9.1 가상 메모리와 주소 매핑

9.2 페이징 시스템

페이징 시스템의 특징

페이징 시스템의 주소 매핑

페이징 시스템의 메모리 관리

페이지 공유 및 보호

9.3 세그먼테이션 시스템

세그먼테이션 시스템의 특징

세그먼테이션 시스템의 주소 매핑

세그먼테이션 시스템의 메모리 관리

세그먼트 공유 및 보호

9.4 하이브리드 페이징/세그먼테이션 시스템

페이징 시스템 vs 세그먼테이션 시스템

하이브리드 페이징/세그먼테이션 시스템

하이브리드 페이징/세그먼테이션 시스템의

주소 매핑

9.5 연습 문제

 

10장 | 가상 메모리 관리

10.1 가상 메모리 관리 기본 요소

비용 모델

하드웨어 컴포넌트

소프트웨어 컴포넌트

10.2 교체 전략

지역성과 페이지 참조

고정 할당에서의 페이지 교체 전략

가변 할당에서의 페이지 교체 전략

10.3 기타 고려 사항

페이지 크기

프로그램 재구성

TLB 도달 범위

10.4 연습 문제

 

11장 | 파일 시스템

11.1 디스크 시스템

디스크 시스템의 물리적 구조

디스크 주소

11.2 파일 시스템

파일(file)

파티션과 디렉터리

마운팅(mounting)

11.3 디렉터리 구조

단일 디렉터리 구조(flat directory structure)

2단계 디렉터리 구조(2-level directory structure)

계층적 디렉터리 구조(hierarchical directory structure)

비순환 그래프 디렉터리 구조(acyclic graph directory structure)

일반 그래프 디렉터리 구조(general graph directory structure)

11.4 파일 보호

파일 보호 개요

접근 행렬 기법

11.5 디스크 공간 관리

디스크 공간 할당 방법

디스크 빈 공간 관리

11.6 연습 문제

 

12장 | 입출력 시스템과 디스크 관리

12.1 입출력 시스템

입출력 메커니즘

운영체제의 입출력 서비스

12.2 디스크 스케줄링

디스크 스케줄링 개요

탐색 시간 최적화 스케줄링

회전 지연 시간 최적화 스케줄링

최소 위치 지정 시간 우선 스케줄링

12.3 RAID 구조

RAID 개요

RAID 레벨

12.4 연습 문제

 

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