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Graph computing에서의 atomic operation에 대한 개념 정리 1. Atomic Operation이란 원자적 연산(atomic operation)이란 동시성 제어와 데이터 무결성을 보장하기 위해, 다른 프로세스 또는 스레드가 해당 데이터를 변경할 수 없는 상태로 보호하는 연산이다. 여러 CPU가 메모리 등 공유자원에 접근할 때, 여러 프로세스 또는 스레드가 동시에 액세스하지 않도록 하기 위해 다른 프로세스 또는 스레드가 해당 데이터를 변경할 수 없는 상태로 만들어준다. 원자적 연산에는 여러 가지가 있다. # atomic i = None a.extend([x, y, z]) x = a.pop() v = dict[k] # not atomic i = i + 1 if not dict.has_key(k) : dict[k] = 0 (1) Compare-and-Swap (CAS).. 공감수 1 댓글수 0 2023. 4. 12.
On-Chip Memory: 레지스터, 캐시 메모리, 스크래치패드 on-chip memory는 일반적으로 레지스터, 캐시 메모리, 스크래치 패드 등 다양한 형태로 구현됨. 레지스터, 캐시 메모리, 스크래치패드 이 세 가지 메모리는 모두 프로세서 내부에 위치하여 메모리 접근 속도가 매우 빠르고, 전력 소모도 적으나 다음과 같은 차이점이 있음 특징 용도 레지스터 CPU 내부에 위치한 메모리 CPU 연산에 사용되는 값 저장 캐시 메모리 CPU 내부에 위치한 메모리, 메인 메모리의 일부를 저장하는 작은 용량의 메모리 CPU나 GPU에서 데이터를 빠르게 처리하기 위해 사용됨, 데이터의 지역성을 이용하여 데이터를 캐싱함 스크래치 패드 프로세서 내부에 위치한 소규모 메모리 메모리 대역폭을 줄이고, 실행 속도를 높이기 위해 사용됨 레지스터: CPU 내부에 위치한 메모리로 용량이 매우.. 공감수 0 댓글수 0 2023. 4. 4.
[OS] inode 구조와 파일 데이터를 연결하는 방법 리눅스 시스템에서는 inode 방식을 사용하는 ext 파일 시스템을 주로 사용한다. inode 블록에는 파일의 권한, 소유자, 사이즈, 생성시간 등의 메타데이터를 담고 있다. 1. inode 블록에 담긴 정보들 1-1. 파일 내용 출력해보기 $ cat data.rtf desktop 디렉터리에 텍스트 편집기로 급조한 파일을 저장해 놓고, cat 명령어로 data.rtf의 내용을 화면에 출력해 보았다. cat 명령어를 사용하여 파일에 접근하면, 먼저 그 파일에 해당하는 inode 번호를 찾는다. inode 번호를 찾아 inode 블록에 접근하고, 그 내용에 접근하고, 그리고 데이터를 읽어서 화면에 출력해 준다. 1-2. 파일 메타데이터 출력해보기 $ ls -al data.rtf 이제 desktop 디렉터리의.. 공감수 1 댓글수 0 2022. 2. 7.
[OS] inode 방식과 가상 파일 시스템 inode란 Linux/Unix의 파일 시스템에서 사용되는 자료구조를 말한다. inode 방식에는 크게 3가지 블록 타입이 있는데, 슈퍼 블록(super block), 아이노드 블록(inode block), 데이터 블록(data block)으로 나뉜다. 1. 슈퍼 블록 슈퍼 블록은 파일 시스템 전체를 대표하는 블록으로, 파일 시스템 정보 및 파티션 정보 등을 포함하고 있다. 리눅스 터미널에서 df 명령어를 치면 슈퍼블록 정보를 볼 수 있다. 파일 시스템이 뭐가 있는지, 512Byte짜리 블록이 몇 개인지, 사용되고 있는 용량과 남아있는 용량은 얼마인지, 각각의 파일 시스템은 어디에 마운티드 되어 있는지 등의 정보를 보여준다. 2. inode 블록 inode 블록은 inode가 모여 있는 공간이다. 모든 .. 공감수 1 댓글수 0 2022. 2. 6.
[OS] 파일 시스템이란? 파일을 저장하는 방법과 파일 시스템의 종류 1. 파일 시스템의 개념 파일 시스템이란 운영체제가 저장매체에 파일을 읽거나 쓰기 위한 자료구조 또는 알고리즘이다. 컴퓨터를 꺼도 데이터를 유지하기록 데이터의 크기나 위치 등을 약속하여 운영체제에서 읽도록 개발된 시스템이다. 초창기에는 데이터를 비트 단위로 주소를 매겨서 읽고 썼는데 이는 오버헤드가 크다는 단점이 있어, 블록 단위로 관리하기 시작하였다. 4KB 단위로 데이터를 관리하기 시작하면서 주소의 수가 줄어들었고, 블록마다 고유번호를 부여하면 읽고 쓸 수 있게 되었다. 그런데 이것 또한 초반에나 가능했지, 점차 데이터와 저장매체의 규모가 늘어나자마자 바로 일반 사용자가 관리하긴 힘들어지는 문제가 생기게 됐다. 일반 사용자가 파일을 관리하기 용이하도록, 파일을 추상적(논리적) 객체로 관리하기 시작했다.. 공감수 1 댓글수 0 2022. 2. 5.
[OS] 작은 C언어 코드가 실행될 때 어떻게 메모리를 사용하는지 설명 #include #include #include #include int main() { int fd; fd = open("data.txt", O_RDONLY); if(fd == -1) { printf("Error: cannot open file\n"); /* 파일을 열지 못했으므로 종료 */ return 1; } else { printf("File opened and now close_\n"); close(fd); return(); } } 위와 같은 C언어 코드가 있다. 파일을 읽는 간단한 프로그램이다. 이 파일이 컴파일되면 실행파일의 사이즈는 1KB 남짓 될 것이다. 운영체제에서 실행을 하기 위해서는 반드시 프로세스가 만들어져야 한다. 이 프로세스가 차지하는 가상 메모리 영역은 1KB도 2KB도 아니고.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 2. 4.
[OS] 가상메모리 메커니즘 중 하나인 세그멘테이션 기법 정리 1. 세그멘테이션 기법과 페이징 시스템의 차이 세그멘테이션 기법은 서로 크기가 다른 논리적 단위인 세그멘트로 가상 메모리를 관리하는 기법으로, 물리 메모리를 프로세스의 크기에 따라 가변적으로 나누어 사용한다. 물리 메모리가 세그멘트 단위의 연속된 크기의 메모리를 제공해주지 못하는 문제가 발생할 수 있고 이 경우에는 페이징 시스템에서처럼 그왑 영역을 사용한다. 이에 반해 페이징 시스템은 특별한 의미 없는 4KB의 페이지 단위로 메모리 주소에 접근하는 방식이다. 페이지 블록 4KB만큼 잘라서 메모리를 사용할 수 있지만, 4KB 단위만큼 데이터가 딱 맞아떨어지지 않는 경우에는 불필요한 메모리 공간을 낭비하게 되는 문제점이 있다. 2. 세그멘테이션 기법의 가상주소 변환 세그멘테이션 기법에서의 페이지 테이블은 페.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 2. 3.
[OS] 페이지 교체 알고리즘(Page Replacement Algorithm) 5가지와 스레싱(Thrashing) 현상 1. 페이지 교체 알고리즘 종류 메모리가 다 찬 상태에서, 메모리에 올라간 상태의 페이지들 중 어떤 것을 내리고 새 페이지로 교체할지 최선책을 내려야 한다. 최소한의 횟수로 페이지 폴트 인터럽트가 발생해야 CPU가 여러 프로그램을 동시에 실행할 때 처리 지연이 적다. 이를 판단하는 대표적인 알고리즘에는 5가지 정도가 있다. 1-1. FIFO - 단순하게 가장 먼저 들어온 페이지를 내리고 새 페이지로 교체하는 알고리즘이다. - 만약 page 1 -> page 3-> page 4 -> page 5 순으로 페이지가 올라가서 꽉 찬 상태라면, 새로 참조해야 하는 페이지인 page 2는 page 1과 교체가 된다. 1-2. OPT(OPTimal Replacement Algorithm) - 가장 이상적으로 페이지 .. 공감수 0 댓글수 0 2022. 2. 2.
[OS] 요구 페이징(Demand Paging)과 관련해 페이지 폴트 인터럽트(Page Fault Interrupt) 발생하는 과정 설명 1. 요구 페이징(Demand Paging) 컴퓨터가 프로그램을 실행할 때, 어느 페이지 블록을 어느 시점에 물리 메모리에 적재해야 하는지 판단해야 한다. 메모리의 용량은 제한적이기 때문이다. 프로세스와 관련한 모든 데이터를 메모리에 미리 올려놓고 실행하는 '선행 페이징' 개념이 있지만 이는 한정된 메모리 활용에 비효율적이다. 이와 반대로 '요구 페이징'이라는 개념이 있다. 모든 데이터를 메모리에 적재하지 않고, 실행 중에 필요한 시점이 오면 그때그때 적재한다는 의미다. - 선행 페이징: 프로세스 관련 모든 데이터를 물리 메모리에 미리 적재 후 실행 -> 현실성x - 요구 페이징: 실행 중 필요한 시점에 필요한 데이터만 물리 메모리에 적재 -> 현실적, 페이지 교체 알고리즘 필요 프로세스 A에서 어떤 한.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 2. 1.
[OS] 페이징 시스템의 "공유 메모리(Shared Memory)" 개념 페이징 시스템은 물리 메모리를 효율적으로 활용하는 데 있어서 여러 역할을 한다. 그 중에 '공유 메모리'라는 개념이 있다. Process A와 Process B가 별도로 있는 상황에서, A, B의 특정 공간이 공유된다고 가정해 본다. 물리 메모리엔 두 공간이 아닌 하나의 공간만 확보해 놓고, 페이지 테이블에서 프로세스의 각 주소를 변환할 때 해당 물리 주소를 동일하게 가리키게 해 놓으면 그 메모리 공간을 함께 공유할 수 있다. 1. 각 프로세스의 커널 메모리 공간은 물리 메모리 공간을 공유 공유 메모리의 개념을 프로세스의 4GB~3GB 영역의 커널 공간에 적용해 보면, 각 프로세스의 커널 공간에 대한 페이지 테이블에서 동일한 메모리 공간을 가리키게 하면 된다. 즉 프로세스마다 커널 영역을 다 갖고 있는 .. 공감수 0 댓글수 0 2022. 1. 31.
[OS] 다중단계 페이징 시스템의 개념, TLB 뜻 리눅스의 프로세스의 페이징 시스템에서는 0GB~4GB를 모두 4KB 단위 페이지로 나누어서 Page Table을 만들어서 가상 주소와 물리 주소로 매칭한다. 한편 페이지 테이블도 결국 메모리에 올려야 하는데 전체 4GB를 몽땅 쪼개서 테이블을 만들어 놓는다면 쓸데없이 많은 메모리 공간을 차지하게 된다. 만약 실제로 돌리는 간단한 C언어 프로그램이 10KB라면 4GB 전체를 페이지 테이블로 만드는 건 메모리 공간 낭비다. 1. 메모리 공간을 절약해주는 다중단계 페이징 시스템 다중단계 페이징 시스템이란, Page Directory로 영역을 구분하여, 그 중에 데이터가 있는 디렉터리만 페이지 테이블을 만들어 메모리 공간을 절약하는 개념이다. 전체 페이지 32bit 중, 12bit는 원래대로 페이지 주소로부터의.. 공감수 0 댓글수 0 2022. 1. 30.
가상 메모리의 매커니즘, 페이징 시스템을 알아보자. 1. 페이징 시스템이란 앞서 가상 메모리의 개념에 대한 글에서, CPU는 가상 메모리 주소만을 참조하고 필요할 때만 물리 메모리 주소를 참조한다고 정리했다. 그러면 어떤 단위로 물리 메모리를 활용하는지 궁금증이 생긴다. 왜냐하면 물리 메모리를 한 번에 4GB를 써 버리면 필요한 때만 물리 메모리를 쓴다는 의미가 없기 때문이다. 이 고민은 페이징 시스템(Paging System)으로 해결을 한다. 가상 메모리의 메커니즘은 다양한데, 페이징 시스템이 그중 가장 메이저 한 방식이라고 한다. 페이징 시스템은 물리 메모리에 크기가 동일한 사이즈로 페이지 단위를 만들어 올리는 방법이다. 리눅스 운영체제에서는 4KB 단위로 페이징을 한다. 이 의미는 물리 메모리인 0~4GB를 4KB 단위로 모두 주소를 쪼개서 페이지.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 23.
가상 메모리 등장한 이유, 가상 메모리 이용하는 원리 1. 가상 메모리란? 등장 배경과 개념 우리 PC는 대부분 폰 노이만 구조 기반으로, 프로그램의 코드는 무조건 메모리에 올려서 실행되어야 한다. 즉 프로세스가 실행되려면, 각 프로세스마다 충분한 메모리를 할당받아야 한다. 리눅스 프로세스는 하나에 4GB인데, 통상적인 메모리는 8GB 또는 16GB다. 멀티 프로세스로 프로그램을 실행시킨다고 가정했을 때 동시에 2개에서 4개 정도만 프로그램을 실행시킬 수 있다. 더 많은 프로세스를 동시에 실행하려면 메모리가 더 커져야 하는데 현실적으로 비용이 많이 든다는 한계가 있다. 따라서, 여러 프로세스를 돌릴 수 있는 구조가 필요해지면서 가상 메모리의 개념이 등장했다. 물리 메모리만 사용한다고 가정을 했을 때, 단순하게 생각해 보면 물리 메모리에 Process A와 .. 공감수 2 댓글수 0 2021. 10. 22.
[OS] 멀티 프로세스와 멀티 스레드, 둘 중에 뭐가 좋아? 제목의 답부터 말하자면 둘 중에 뚜렷하게 좋고 나쁨이 갈리는 게 아니다. 프로세스와 스레드 각각의 특성과 장단점이 있기 때문에 운영체제의 복잡성이나 프로그램의 특성 등을 고려해서 채택된다. 1. 프로세스와 스레드의 특징 차이 프로세스란 실행 중인 프로그램으로, 1개의 CPU가 한 번에 한 프로세스만을 실행할 수 있고 프로세스 간 데이터 접근이 불가하다는 특징이 있다. 스레드란 한 개의 프로세스 안에 여러 개의 프로세스를 동시에 생성 및 실행 가능한 구조다. 프로세스 안에서는 모든 스레드끼리 데이터에 접근이 가능하다. 멀티프로그래밍을 구현할 때 CPU가 어떻게 콘텍스트 스위칭을 하는지 이전 글에 정리해 두었다. 프로세스를 한꺼번에 여러 개 실행하는 것처럼 보이기 위해 CPU는 레지스터의 도움을 받아서 사용.. 공감수 2 댓글수 1 2021. 10. 5.
[OS] 프로세스 구조와 레지스터 알아보기 1. 프로세스의 구조 프로세스는 크게 stack, heap, data, code로 구성되어 있다. 프로그램 소스가 컴파일되어 기계어로 code 부분에 저장이 되고, 글로벌 변수는 data에 저장이 되고, 함수 및 지역변수 등이 선언되면 stack으로 들어간다. stack - 임시 데이터(함수 호출, 로컬 변수 등) 저장 heap - 코드에서 동적으로 만들어지는 데이터 저장 data - 변수, 초기화된 데이터 code(text) - 컴파일된 코드 이렇게 프로세스가 구성되어 CPU가 코드를 읽으며 실행을 한다. 위에 파이썬 코드에서는 heap 영역에 해당하는 변수는 없지만 C에서 malloc() 동적 메모리 할당 시 heap 공간에 메모리가 생성이 된다. int main() { int *data; data .. 공감수 3 댓글수 0 2021. 10. 5.
[OS] 인터럽트란? 인터럽트 발생 상황과 내부 동작 방식 1. 인터럽트란 CPU가 프로세스 a를 실행 중일 때, 파일 읽기의 끝이 나서 block 상태에서 running 상태로 돌아가야 한다고 가정해 보자. 그럼 누가 CPU에게 파일 읽기가 끝났다고 알려줄까? 바로 인터럽트 기술이 기본적으로 OS에 구현되어 있기 때문에 가능하다. 인터럽트는 일종의 이벤트로, CPU에게 정보를 알려주는 기술이다. 이전 글에서 CPU가 실행 중인 프로세스를 강제로 중단하고 다른 프로세스로 갈아타게 만드는 걸 스케줄러가 담당한다고 하였는데, 그 스케줄러 코드를 실행하게 하는 것이 인터럽트다. 2. 인터럽트 발생 상황 예시 CPU가 코드를 한 줄 한 줄 읽는데 집중하다가 인터럽트가 필요하면 즉시 실행을 멈춘다. 이때 실행을 멈춰야 하는 3가지 주요 상황이 있다. 2-1. 입출력 하드.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 5.
[OS] 프로세스 상태(Ready, Running, Blocked)와 선점형/비선점형 스케줄러 1. 프로세스 상태 초기 컴퓨터에서 한정된 컴퓨팅 자원으로 여러 프로그래밍을 동시에 실행하(는 것처럼 보이)고 싶어 CPU가 여러 프로세스를 바꿔치기하면서 그때그때 적당한 프로세스를 실행하게 했고 그걸 가능하게 한 것이 스케줄러다. 간단한 키보드 입력 같은 경우에는 바로 실행이 끝나지만, 프로세스 도중에 파일을 읽고 출력을 해야 하는 프로그램이 있다면, 저장매체에서 파일을 읽어와서 다시 돌아오는 도중에는 프로세스가 wait 상태로 실행하지 않는 상태다. 미리 CPU가 파악을 하고 있어야 프로세스가 멈춘 상태일 때 대기 중인 상태의 다른 프로세스를 먼저 실행시킬지 판단할 수 있다. 프로세스 상태에 대해 좀 더 알아보자. 1. 프로세스 생성(new) - 생성중인 프로세스 2. 실행 가능(ready) - CP.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 4.
[OS] 프로세스 스케줄러(Process Scheduler) 알고리즘 정리 1. 프로세스, 스케줄러란? 프로세스란 실행 중인 프로그램으로 작업, 태스크, 잡이라는 말과 혼용이 된다. 폰 노이만 구조에 따라, 모든 프로그램의 코드는 먼저 메모리에 들어간 후 실행이 되어야 하고, CPU가 프로세스를 실행해 준다. 프로그램을 짤 때, 매끄러운 사용자 경험을 전달하기 위해서는 프로세스 실행에 필요한 자원들을 효율적으로 다루어야 하는데, 그걸 도와주는 게 바로 스케줄러(scheduler)다. 스케줄링이란, 프로세스를 어느 순서대로 실행할지 판단하는 일종의 계획이다. 프로그램이 실행되면 코드는 메모리에 들어가고, CPU에서 코드를 한 줄씩 읽으면서 프로세스를 실행하는데, CPU 자원은 한정되어 있고, 사람들은 여러 프로그램을 동시에 이용하길 원한다. 여러 프로세스 실행을 관리하기 위해 어.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 4.
가비지콜렉터(Garbage Collector)가 무엇인가요? 필요한 이유와 동작 방식 정리 1. 가비지가 무엇이고, 왜 가비지 컬렉터가 필요한가요? 가비지 콜렉터(Garbage Collector)는 애플리케이션이 실행될 때, 메모리에 저장은 되어 있지만 어디에서도 사용되지 않는 변수를 알아서 메모리에서 치워 주는 관리 방법이다. 제대로 이해하기 위해서는 먼저 가비지, 즉 쓰레기 메모리가 무엇이고 왜 생기는지를 알아야 한다. 이전에 업로드한 동적 메모리 할당의 개념을 정리한 글과 내용이 일부 중복되어 있다. 일반적으로 C에서 배열을 선언할 때, 사전에 적절한 크기만큼 할당해 준다. int a[20] = "hello world"; 그런데 항상 사전에 메모리를 할당해주는 게 아니라, 프로그램 실행 도중에 필요시 메모리를 할당해야 할 때가 있다. C에서는 malloc() 함수를 사용해, 원하는 만큼의.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 10. 2.

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