【운영체제】 총론 4강. 보조기억장치 관리

총론 4강. 보조기억장치 관리 

 

추천글 : 【운영체제】 운영체제 목차 

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1. 보조기억장치 [본문]

2. 파일과 파일 시스템 [본문]

3. 디스크 공간 할당 방법 [본문]

4. 디스크 스케줄링 [본문]

5. 자원 보호 [본문]

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1. 보조기억장치 [목차]

⑴ 플래시 메모리(Flash Memory)

① EEPROM의 일종으로 전기적 성질을 이용하여 반도체 소자에 기록된 정보를 읽음

② 장점 : 소비 전력이 적음. 전원이 차단되더라도 저장 정보가 사라지지 않음 (비휘발성). 정보의 입출력이 자유로움

③ 응용 : 휴대전화, MP3 플레이어, 개인용 정보 단말기, 디지털 카메라

⑵ CD 플레이어

① 레이저를 비추었을 때 반사되는 신호를 이용하여 표면의 홈에 기록되어 있는 정보를 읽음

⑶ HDD(Hard Disk Drive) 

① 전자기 유도 현상을 이용하여 강자성체로 이루어진 얇은 막에 기록되어 있는 정보를 읽음

② 자기디스크(Magnetic Disk)라고도 불림  

⑷ SSD(Solid State Drive)

① NAND 타입의 플래시 메모리와 이를 조정하는 ASIC 컨트롤러로 구성된 차세대 데이터 저장 장치

② 기존의 HDD와 달리 전동모터와 같은 전자·기계적 부품이 없어 소음 및 발열량이 적음

⑸ Hybrid HDD 

① HDD에서 SSD로 넘어가는 과도기적인 장치

② HDD 요소와 SSD 요소가 동시에 존재

 

 

2. 파일과 파일 시스템 [목차]

⑴ 파일과 파일 시스템의 종류

① 파일(File)

○ 사용자가 작성한 서로 관련 있는 레코드의 집합체

○ 프로그램 구성의 기본 단위가 되며, 보조기억장치에 저장

○ 파일 특성 : 소멸성, 활성률, 크기

② 파일 시스템

○ 파일의 저장, 액세스, 공유, 보호 등 파일을 총괄하는 파일 관리 기술

○ 파일 단위 작업 : Open, Close, Create, Copy, Destroy, Rename, List

○ 파일 내의 레코다 단위 작업 : Read, Write, Update, Insert, Delete, Search

③ 디렉터리

○ 파일시스템 내부에 있는 것으로 특수한 형태의 파일

○ 각 파일의 위치, 크기, 할당 방식, 형태, 소유자, 계정 정보 등의 정보를 저장

○ 구조 : 1단형, 2단형, 트리, 비순환 그래프, 일반 그래프

④ 파일 디스크립터(File Descriptor)

○ 운영체제가 필요로 하는, 파일에 대한 정보를 갖고 있는 제어 블록, FCB(File Control Block)

○ 파일 디스크립터의 정보 : 이름, 크기, 위치, 구조, 보조기억장치 유형, 액세스 정보 및 횟수, 유형, 최종 수정 시간

⑵ 파일 편성 방법

① 순차 파일(sequential file) : SAM(sequential access memory)라고도 함

○ 정의 : 레코드를 논리적인 처리 순서에 따라 연속된 물리적 저장공간에 기록하는 것

○ 순차 접근이 가능한 자기 테이프를 모형화한 구조

○ 특징 : 기억장소가 판독 헤드에 가까운가 먼가에 따라 호출시간이 다름

○ 장점

○ 파일의 구성이 용이

○ 기억공간의 이용 효율이 높음

○ 메모리 접근 속도가 빠름

○ 어떠한 기억 매체에서도 실현 가능

○ 단점

○ 새로운 레코드 삽입·삭제 시 전체를 복사해야 함

○ 검색 효율이 낮음

② 직접 파일(direct file) : DAM(direct access method)이라고도 함

○ 파일을 구성하는 레코드를 임의의 물리적 저장공간에 기록하는 것으로 해싱 함수 이용

○ 해싱 함수 : 레코드를 시결하기 위한 키 값을 반환하여 기억장치 주소를 계산해 내는 사상함수

○ 임의 접근이 가능한 자기 디스크나 자기 드럼에 이용

○ 장점

○ 접근 및 기록의 순서에 제약이 없음

○ 접근 시간이 빠름

○ 단점

○ 기억공간의 효율이 저하됨

○ 같은 기억공간에 여러 레코드가 충돌할 수 있음

③ 색인 순차 파일(Indexed Sequential File, ISAM, Index Sequential Access Method)

○ 색인을 이용한 순차적인 접근 방법, 순차 파일과 직접 파일을 결합한 형태

○ 색인 순차 파일의 구성

○ 기본 영역(Prime Area) : 실제 레코드가 키 값 순으로 기록되는 영역

○ 색인 영역(Index Area) : 레코드들의 색인이 기록되는 영역, 트랙 색인, 실린더 색인, 마스터 색인으로 분류

○ 트랙 색인 영역 : 각 실린더마다 하나씩 만들어짐, 각 트랙 내 최대 키 값과 주소 정보가 기록

○ 실린더 색인 영역 : 각 파일당 하나씩 만들어짐, 각 트랙 색인의 최대 값들이 기록

○ 마스터 색인 영역 : 실린더 색인이 많을 시 일정한 블록으로 구성하고, 각 파일별 레코드 위치를 기록

○ 오버플로 영역(Overflow Area) : 빈 공간이 없어 레코드 삽입이 어려울 때를 대비하여 예비로 확보한 영역

○ 장점

○ 순차 처리와 임의 처리가 모두 가능

○ 효율적인 검색 및 갱신이 가능

○ 단점

○ 색인이나 오버플로우 영역을 위한 기억공간 필요

○ 접근 시간이 직접 파일보다 느림 

④ 분할 파일 : 하나의 파일을 여러 개의 파일로 분할하여 저장하는 형태

 

 

3. 디스크 공간 할당 방법 [목차]

⑴ 연속 할당(Contiguous Allocation)

① 논리적으로 연속된 레코드들이 물리적으로 인접한 공간에 저장되는 방식

② 디렉터리의 구성 : 파일명 - 시작주소 - 길이

⑵ 불연속 할당(Non-contiguous Allocation)

① 섹터 단위 할당

○ 하나의 파일에 속하는 섹터들이 연결 리스트로 구성되는 방식

○ 디렉터리의 구성 : 파일명 - 시작 주소 - 마지막 주소

② 블록 체인 기법

○ 하나의 파일 내 여러 개의 섹터를 묶은 블록들이 연결 리스트로 구성되는 방식

○ 디렉터리의 구성 : 파일명 - 시작 블록 (끝 블록은 항상 nil임)

③ 색인 블록 체인 기법

○ 파일마다 색인 블록을 두고, 파일이 할당된 블록의 모든 블록을 색인 블록에 모아두는 방식

○ 디렉터리의 구성 : 파일명 - 색인 블록(파일을 구성하는 모든 블록이 저장)

④ 블록 지향 파일 사상 기법

○ 블록 체인 기법에서 각 블록마다 포인터를 저장하는 대신 포인터를 모아 놓은 FAT를 이용하는 방법

○ 디렉터리의 구성 : 파일명 - FAT 내 위치

○ FAT의 구성 : 블록# - 다음 블록 포인터

 

 

4. 디스크 스케줄링 [목차]

⑴ 보조기억장치에 있는 데이터를 액세스하기 위해 디스크 헤드가 움직이는 경로를 결정하는 기법

⑵ 디스크 스케줄링 종류 : FCFS, SSTF, SCAN, C-SCAN, N-step SCAN, 에센바흐, SLTF

⑶ 액세스 시간

① Seek Time : 헤드가 지정된 트랙 또는 실린더까지 접근하는 데 소요되는 시간

② Rotational Delay, Search Time : 헤드가 정해진 트랙을 찾은 후 원판이 회전하여 섹터의 R/W가 시작될 때까지의 시간

③ Transmission Time : 읽은 데이터를 주기억장치로 보내는 데 걸리는 시간

 

 

5. 자원 보호 [목차]

⑴ 컴퓨터 시스템에서 사용자, 프로세스 등과 같은 주체가 자원에 불법적으로 접근하는 것을 제어·예방하는 기법

⑵ 전역 테이블(Global Table) : 영역 - 자원 - 접근 권한을 목록으로 표현한 것

⑶ 접근 제어 리스트(Access Control List) : 각 자원에 따라 (영역#, 권한@)으로 표시한 것을 리스트로 표현한 것

⑷ 권한 리스트(Capability List) : 각 영역에 따른 자원과 그 자원에 허용된 권한을 표시한 것

⑸ 록-키(Lock-Key) : 접근 제어 리스트와 권한 리스트를 절충, 영역과 자원은 각각 키와 자물쇠라는 암호를 가짐

⑹ 접근 제어 행렬(Access Control Matrix) : 가로축은 자원, 세로축은 영역(사용자)이고 각 항은 접근 권한인 행렬

 

입력: 2017.08.20 08:45