💻 운영체제 기초 (5과목)

      운영체제의 목적 4가지 — 처리능력(Throughput) ↑ · 반환시간(Turnaround Time) ↓ ·
      신뢰도(Reliability) ↑ · 사용 가능도(Availability) ↑. 이 네 개를 성능 평가 기준으로 그대로 묻는다.
    

🔄 프로세스 상태 전이

생성(New) ──▶ 준비(Ready) ──디스패치──▶ 실행(Run) ──▶ 종료(Exit) ▲ │ │ ┌─── 시간 종료 ────┘ │ ▼ │ I/O 요청 └──────── 대기(Block) ◀─┘ I/O 완료(Wake-up) Dispatch 준비 → 실행 | Timeout 실행 → 준비 Block 실행 → 대기 | Wake-up 대기 → 준비

PCB(Process Control Block) — 프로세스마다 하나씩 만들어지는 정보 블록. 프로세스 ID·상태·프로그램 카운터·레지스터·우선순위·자원 정보를 담는다. 문맥 교환(Context Switching) 은 이 PCB를 저장·복원하는 작업이다.

구분	프로세스	스레드
정의	실행 중인 프로그램 (자원 할당 단위)	프로세스 내 실행 흐름 (CPU 할당 단위)
자원	독립적인 메모리 공간	코드·데이터·힙을 공유, 스택만 별도
전환 비용	큼	작음 (경량 프로세스)

⏱️ CPU 스케줄링

구분	기법	내용
비선점 Non-preemptive 한번 잡으면 끝까지	FCFS	먼저 온 순서대로. 가장 단순, 긴 작업이 앞에 오면 대기 폭증
	SJF	실행 시간이 짧은 것 먼저. 평균 대기시간 최소이지만 긴 작업 기아(Starvation)
	우선순위	우선순위 높은 것 먼저. 기아 대책 = 에이징(Aging)
	HRN	SJF의 기아를 보완. 우선순위 = (대기시간 + 서비스시간) ÷ 서비스시간 — 값이 클수록 우선 계산 기출
선점 Preemptive 뺏을 수 있음	RR 라운드로빈	시간 할당량(Quantum) 만큼 돌아가며 실행. 시분할 시스템의 기본
	SRT	남은 실행 시간이 가장 짧은 것으로 교체. SJF의 선점형
	다단계 큐 MLQ / MLFQ	여러 개의 큐를 우선순위별로 운영. 피드백 큐는 큐 간 이동 가능

      📖 HRN 계산 기출 — 대기시간 10, 서비스시간 5인 작업의 우선순위는?

      (10 + 5) ÷ 5 = 3 — 대기시간이 길수록 값이 커져 기아를 막는다.

🔒 교착상태 (Deadlock)

발생 4조건 (모두 성립해야)	내용
상호 배제 Mutual Exclusion	한 자원을 한 프로세스만 사용
점유와 대기 Hold and Wait	자원을 쥔 채 다른 자원을 기다림
비선점 No Preemption	남의 자원을 강제로 뺏을 수 없음
환형 대기 Circular Wait	서로가 서로를 기다리는 원형 고리

해결 방법	내용
예방 (Prevention)	4조건 중 하나를 원천 차단. 자원 효율이 떨어짐
회피 (Avoidance)	은행원 알고리즘 — 안전 상태일 때만 자원 할당
발견 (Detection)	자원 할당 그래프로 교착 여부 탐지
회복 (Recovery)	프로세스를 강제 종료하거나 자원을 회수

🧠 메모리 관리 · 가상 메모리

항목	내용
페이징	메모리를 같은 크기로 분할. 내부 단편화 발생
세그멘테이션	논리 단위로 가변 분할. 외부 단편화 발생
페이지 교체	FIFO(먼저 들어온 것) · LRU(가장 오래 안 쓴 것) · LFU(사용 빈도 최소) · OPT(최적, 이론상)
스래싱 Thrashing	페이지 교체가 너무 잦아 실제 처리보다 교체에 시간을 다 쓰는 현상. 대책 = 워킹셋, 다중프로그래밍 정도 조절
구역성 Locality	참조가 특정 영역에 몰리는 성질. 시간 구역성(방금 쓴 것 또 씀) / 공간 구역성(가까운 주소 씀)

💽 디스크 스케줄링

기법	동작
FCFS	요청 순서대로. 공평하지만 비효율
SSTF	현재 헤드에서 가장 가까운 요청 먼저. 안쪽/바깥쪽 기아 발생
SCAN	엘리베이터 방식 — 한 방향으로 끝까지 갔다가 되돌아옴
C-SCAN	한 방향만 서비스하고 끝에서 처음으로 점프. 대기시간 균등
LOOK / C-LOOK	요청이 없으면 끝까지 가지 않고 되돌아옴

      📝 시험 포인트

      • OS 목적 = 처리능력·반환시간·신뢰도·사용가능도

      • 비선점 = FCFS·SJF·우선순위·HRN / 선점 = RR·SRT·다단계큐

      • HRN = (대기+서비스) ÷ 서비스, 값이 클수록 우선

      • 교착 4조건 = 상호배제·점유와대기·비선점·환형대기, 회피 = 은행원 알고리즘

      • 페이징 = 내부 단편화 / 세그멘테이션 = 외부 단편화

      • 스래싱 대책 = 워킹셋, 구역성은 시간·공간 두 종류