초이의 끄적끄적

Q. 인터럽트란 무엇인가요?  ->끼어들기

• CPU가 프로그램을 실행하고 있을 때, 입출력 하드웨어 등의 장치나 예외상황이 발생하여 처리가 필요한 경우, 현재 실행중인 프로그램 수행을 미루고 다른 프로그램의 수행을 요구하는 명령입니다.
• 하드웨어 인터럽트와 소프트웨어 인터럽트로 나뉘며 소프트웨어 인터럽트의 예로는 예외상황(exception)과 시스템 콜(system call)이 있습니다.

Q. 인터럽트 처리과정에 대해서 설명해주세요

• 요청-중단-보관-처리-재개
• 인터럽트가 발생하면 현재 수행중인 프로그램을 멈추고, 레지스터와 PC(Program Counter)을 저장한 뒤에 인터럽트 서비스 루틴(ISR)을 실행합니다. 인터럽트 처리가 완료되면 저장한 정보를 복구하고 수행 중이던 프로그램을 실행합니다.

Q. 프로세스 주소 공간에 무엇이 있는지 설명해주세요

-> 코드, 데이터, 스택 영역이 존재하며 코드는 프로그램의 코드가 저장되어있고, 데이터는 전역변수가, 스택에는 함수나 지역변수가 저장되어 있습니다.

-> 프로그램이 CPU에 의해 실행되면 프로세스가 생성되고 메모리에 프로세스 주소공간이 할당됩니다. 주소공간은 코드, 데이터, 스택으로 이루어져있습니다. 이 프로세스의 메타데이터들은 PCB에 저장됩니다.

Q. 프로세스 주소 공간을 나눈 이유는 무엇인가요?

• 최대한 데이터를 공유하여 메모리 사용량을 줄이기 위해서
• code는 프로그램이 만들어지고 나서 바뀔일이 없기 때문에 프로그램의 프로세스일 경우 코드 부분을 공유하여 메모리의 사용량을 줄이기 위해 분리했습니다.
• stack과 data는 함수 외부와 함수에 따라서 stack 구조 활용을 위해 나누었습니다.

Q3. 프로세스와 스레드를 설명해주세요

-> 프로세스는 프로그램 실행단위이며, 스레드는 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위를 말합니다.

+ 프로세스와 스레드 둘의 차이는 무엇인가요?

이 둘의 가장 큰 차이점은 메모리 영역 할당의 차이입니다. 프로세스는 자신만의 고유 공간과 자원을 할당받는 반면, 스레드는 프로세스 내에서 스택을 제외한 코드, 데이터, 힙 메모리를 공유합니다.

※ 프로세스와 스레드 구조  

•  프로세스는 프로세스 당 최소 1개의 스레드를 소유
• 프로세스는 각각 별도의 주소 공간의 할당(독립적)

• Code : 코드 자체를 구성하는 메모리 영역(프로그램 명령)
• Data : 전역변수, 정적 변수, 배열 등 (초기화된 데이터)
• Heap : 동적 할당 시 사용 (new(), mallock() 등
• Stack : 지역변수, 매개변수, 리턴 값 (임시 메모리 영역)

+ 스택을 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유는?

 스택은 함수 호출 시 전달되는 인자, 되돌아갈 주소값 및 함수 내에서 선언하는 변수 등을 저장하기 위해 사용되는 메모리 공간이므로 스택 메모리 공간이 독립적이라는 것은 독립적인 함수 호출이 가능하다는 것이고 이는 독립적인 실행 흐름이 추가되는 것이다. 따라서 스레드의 정의에 따라 독립적인 실행 흐름을 추가하기 위한 최소 조건으로 독립된 스택을 할당한다.

++ 자바 스레드란 : 자바에서는 프로세스가 존재하지 않고 스레드만 존재합니다. 스레드 스케쥴링은 JVM이 담당합니다.

+++ JVM(Java Virtual Machine)이란? : 자바 어플리케이션을 클래스 로더를 통해 읽어 들여 자바 API와 함께 실행하는 것입니다. 메모리 관리, garbage collection을 수행하고 스택기반의 가상머신입니다.

Q4. 멀티 프로세스와 멀티 스레드의 장단점에 대하여 설명해주세요

-> 멀티 스레드는 멀티 프로세스보다 적은 메모리 공간을 차지하고 문맥 전환이 빠르다는 장점이 있지만, 오류로 인해 하나의 스레드가 종료되면 전체 스레드가 종료될 수 있다는 점과 동기화 문제를 가지고 있습니다.

반면 멀티 프로세스 방식은 하나의 프로세스가 죽더라도 다른 프로세스에는 영향을 끼치지 않고 정상적으로 수행된다는 장점이 있지만, 멀티 스레드보다 많은 메모리 공간과 CPU 시간을 차지한다는 단점이 있습니다.

때문에 대상 시스템의 특징에 따라 적합한 동작 방식을 선택하고 적용해야 합니다.

+

+ 멀티스레드에서 동기화를 하는 이유?

-> 멀티 스레드를 사용하는 프로그램에서 두 개 이상의 스레드가 공유 데이터에 접근할 때, 작업 처리 순서를 컨트롤 하고 공유 자원에 대한 접근을 컨트롤하기 위해 동기화가 필요합니다.

※ 이로 인해 병목 현상이 발생하여 성능이 저하될 가능성이 높기 때문에 과도한 락으로 병목현상을 줄여야 한다.

+ context switching가 무엇이고 이것이 필요한 이유는?

-> 현재 진행하고 있는 task(process, thread)의 상태를 저장하고 다음 진행할 task의 상태 값을 읽어 적용하는 과정을 말하고, 이것이 있어야 CPU가 task를 바꿔가며 실행할 수 있습니다.

++ process와 thread 중 context switching의 비용이 더 많이 드는 것은?

-> process, thread의 경우 stack 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 context switching 발생 시 stack 영역만 변경을 진행하면 된다.

+ critical section(임계영역)이란?

-> 멀티 스레드 시 하나의 스레드가 공유 데이터 값을 변경하는 시점에 다른 스레드가 그 값을 읽으려할 때 발생하는 문제를 해결하기 위한 동기화 과정

Q1. 운영체제란 무엇인가요?

• 운영체제란 컴퓨터 시스템의 자원과 동작을 관리하는 소프트웨어입니다.
• 운영체제란 컴퓨터 하드웨어 바로 윗단에 설치되는 소프트웨어를 말합니다.

+ 자원이란 무엇인가요?

• 자원이란 메모리, CPU, 하드디스크, 입출력 장치(키보드, 마우스, 모니터) 등 하드웨어 자원뿐만 아니라 소프트웨어 자원까지를 통칭해서 부릅니다. ( ※ CPU를 효율적으로 관리하는 것이 가장 중요, 하나니까! )

+ 운영체제의 기능을 설명해주세요

• 컴퓨터 시스템 내의 자원을 효율적으로 관리하고, 사용자에게 편리한 환경을 제공하고, 사용자와 운영체제 자신을 보호하는 역할(보안)을 담당합니다.
• 프로세스 관리, 메모리(저장장치) 관리, 디스크 관리, CPU스케줄링, 파일관리 등의 기능이 있습니다.

  + PC 운영체제 어떤게 있나요? 윈도우, 맥, 리눅스...

  Q2. 1차 저장장치와 2차 저장장치의 차이점을 비교해주세요

• 1차 저장장치는 주 기억장치로 프로세스에 할당하는 메모리 영역의 할당과 해제를 담당합니다.
• 2차 저장장치는 HDD(하드디스크), NAND Flash 등으로 파일 형식의 데이터를 저장합니다.

+ 주기억장치의 종류는?

• 롬(ROM : Read Only Memory)과 램(RAM : Random Access Memory)
• 롬은 읽기 전용으로 비휘발성 메모리이고, 램은 자유롭게 읽고 쓸 수 있으며 전원이 꺼지면 기억된 내용이 모두 사라지는 휘발성 메모리입니다.