다양한 컴퓨터 시스템을 소개합니다!
운영체제 강좌 3강 - 다양한 시스템
※ 다중 처리 시스템(Multiprocessor System) : CPU가 여러 개인 시스템을 의미하며 각각의 CPU들이 아주 밀접하게 통신을 하는 구조를 가지고 있습니다. 당연히 성능이 하나의 CPU가 있을 때보다 더 좋으며 하나의 처리기가 고장이 나더라도 속도가 느려질 뿐 시스템은 정상적으로 작동합니다.
- 대칭적 다중 처리 시스템 : 각 CPU가 하나의 운영체제 하에서 작동합니다. 또한 CPU끼리 데이터를 효율적으로 공유하는 구조로 운용이 됩니다.
- 비대칭적 다중 처리 시스템 : 각 처리기마다 특정한 작업이 정해져 있고 하나의 주요 CPU가 시스템을 제어하며 다른 CPU들은 미리 정의된 작업 혹은 명령을 수행합니다.
※ 분산 처리 시스템(Distributed Processing System) : 네트워크를 이용해 동시에 작업을 처리하는 시스템으로 각각 CPU들은 메모리를 공유하지 않습니다. 당연히 적절한 자원 공유로 계산 속도가 증가하고 신뢰성이 증가합니다.
- 클라이언트 & 서버 시스템(Client & Server System) : 클라이언트가 서버로 어떠한 작업 요청을 보내고 서버는 그 작업을 수행해서 다시 클라이언트에게 응답을 보내는 구조입니다. 대표적으로 웹 사이트와 접속자 사이의 관계를 이야기할 수 있습니다.
- P2P 시스템(Peer-To-Peer System) : 각 컴퓨터가 서버이자 클라이언트가 되는 시스템으로서 대표적인 예시로 토렌트(Torrent) 서비스가 있습니다.
※ 클러스터 시스템(Clustered System) : 물리적으로 많은 CPU를 한 곳에 모아서 특정한 작업을 수행하는 시스템입니다. LAN으로 서로 연결된 각각의 CPU는 다른 CPU와 상호작용하여 고속 처리 서비스를 지원하게 됩니다.
- 대칭적 클러스터 시스템 : 각각의 CPU가 호스트가 되어 서로를 관리하는 구조로 둘 이상의 작업을 수행할 수 있습니다.
- 비대칭적 클러스터 시스템 : 호스트 CPU가 다른 CPU를 관리하면서 특정한 CPU가 작동을 중지하면 호스트 CPU가 작업을 돕는 구조입니다.
※ 실시간 시스템(Real-Time System) : 실시간 시스템은 CPU의 동작이나 작업이 즉시적인 처리를 요할 때 채택되는 시스템입니다. 주로 의학 영상 시스템이나 무기 시스템에 실제로도 굉장히 많이 사용되고 있습니다.
- 연성 실시간 시스템(Soft Real-Time System) : 더욱 우선순위를 가지고 빠르게 계산이 되긴 해야 하지만 절대적으로 시간만을 중요시하지는 않는 시스템으로 일반 컴퓨터에도 많이 녹아 있는 구조입니다. 음악 등을 들을 때는 웬만하면 컴퓨터가 렉이 걸려도 끊이지 않습니다.
- 경성 실시간 시스템(Hard Real-Time System) : 빠른 시간이 절대적으로 요구되는 시스템으로 단기 메모리만 써서 시간 엄수를 최우선적으로 끌어 올립니다. 예를 들어 정밀하고 신속한 위치 판별을 요구하는 미사일 발사 시스템을 이야기할 수 있습니다.
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컴퓨터 시스템의 발전 양상을 살펴보자!
운영체제 강좌 2강 - 시스템의 발전
※ 시스템의 발전에서 주요하게 꼽히는 부분은 바로 일괄처리 시스템에서 다중 프로그램 & 시분할 시스템으로의 발전입니다.
※ 일괄처리 시스템 (Batch System) : 초기의 컴퓨터가 동작하는 방식으로서 물리적으로 콘솔에서 수행을 하던 방식에 사용하던 시스템입니다. 초기의 운영체제는 즉시적으로 데이터를 처리할 수 있는 여건 또한 갖추지 못했습니다. 따라서 그 대안으로 일괄처리 시스템이 운영체제에 도입이 됨으로써 비슷한 것은 주기적으로 한 번에 묶어서 처리할 수 있게 되었습니다.
일괄처리 시스템은 처리 속도를 향상시키기 위해서 유사한 요구를 가지는 작업들을 함께 모아서 이들을 하나의 그룹으로 수행합니다. 다만 기계적인 입/출력 장치의 속도가 CPU와 같은 전자적인 장치의 속도보다 느리기 때문에 CPU가 계속해서 쉬는 상태(idle)인 경우가 많습니다.
※ 다중 프로그램 시스템 (Multi-Programmed System) : CPU가 수행할 작업을 항상 가지도록 하는 방식입니다. 먼저 하드 디스크나 SSD에서 여러 개의 프로그램을 선택해서 메인 메모리(RAM)에 적재합니다. 이후에 메모리 내에 있는 작업 중에서 하나를 선택해 차례대로 실행합니다. 이 때 수행 중인 작업이 입/출력 등 때문에 기다리는 상태에 도달하면 CPU는 다른 작업으로 넘어가서 수행을 계속합니다. 이후에 첫 번째 작업이 끝나면 현재의 작업을 중단하고 다시 첫 번째 작업이 CPU를 차지하게 되는 방식입니다.
다중 프로그램 시스템 덕분에 프로그램에서 카드를 읽거나 프린터를 쓰는 등의 시간에도 CPU를 계속해서 사용할 수 있게 되었습니다.
※ 시분할 시스템 (Time-Sharing System) : 다중 프로그래밍의 장점을 채택하여 확장한 시스템으로서 프로그램이 수행이 되고 있을 때 아주 짧은 주기로 CPU를 각각의 프로그램에 할당을 해 주는 방법입니다. 시분할 시스템으로 사용자는 프로그램이 수행이 되고 있는 동안에도 상호작용(Interact)할 수 있게 됩니다. 아주 짧은 주기로 전환이 이루어지기 때문에 각 사용자는 모든 프로그램이 동시에 작동을 하고 있다고 느끼게 됩니다.
예를 들면 리눅스(Linux)와 같은 운영체제는 여러 명의 사용자가 동시에 한 대의 컴퓨터에 접속을 해서 서로 다른 처리를 할 수 있도록 해주는데 이는 시분할 시스템을 적절하게 반영한 사례라고 할 수 있습니다.
※ 작업 스케줄링 : 보조기억장치에 프로그램에 저장되어 있고 그 중 일부를 선택해서 메모리에 적재하는 전략입니다.
※ CPU 스케줄링 : 메모리에 올라온 작업들 중에서 무엇부터 실행할지 고르는 전략입니다.
※ 일괄처리 시스템은 상호작용이 필요 없는 큰 단위의 작업들을 수행할 때 사용이 됩니다.
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