[개발 서적] 명품 운영체제 5장 연습문제 풀이 및 답안 (개념체크)

생능출판사 명품 운영체제

본 연습문제들은 작성자 본인이 푼 것이라 틀릴 수 도 있습니다.

 

[개념 체크]

1. 다음 빈 칸에 적절한 단어를 삽입하라.

정답 및 해설)
정답:
프로그램의 실행 과정은 두 가지 상황이 번갈아 진행되는데, 그것은 한동안 CPU 연산이 계속되는 ( CPU burst ) 상황과, I/O 작업이 이루어지는 ( I/O burst ) 상황이다. CPU 연산이 주를 이룰 때 ( CPU 집중 ) 프로세스라고 부르고 I/O 작업이 주를 이룰 때 ( I/O 집중 ) 프로세스라고 한다. CPU 스케줄링은 CPU의 ( idle ) 시간(유휴시간)을 줄이기 위해 도입되었다.

해설: 책 257페이지 참조

 

2. CPU 스케줄링 알고리즘을 평가하는 기준과 거리가 먼 것은?

정답 및 해설)
정답: 2번

해설: 책 259, 260페이지 참조

 

3. CPU 스케줄링의 평가 기준 사이의 관계를 잘못 설명한 것은?

정답 및 해설)
정답: 3번

해설: 책 260페이지 참조

시스템 정책 우선은 모든 스레드가 완료시한 내에 이루어지도록 스케줄링하게 된다. 이렇게 되면 공평성이 높아지게 되므로 CPU의 컨텍스트 스위칭이 자주 발생하므로 CPU활용률이 떨어진다.

 

4. CPU 스케줄링이 행해지는 상황들을 나열하였다. 비어있는 상황을 적어라.

정답 및 해설)
정답: 스레드가 I/O를 요청하는 시스템 호출을 실행시키거나 자원을 기다리는 등 블록 상태가 될 때, 다른 스레드에게 CPU를 할당하는 경우이다(CPU유휴 시간을 줄이는 목적)

해설: 책 261페이지 참조

 

5. 타임 슬라이스에 대한 설명으로 틀린 것은?

정답 및 해설)
정답: 4번

해설: 책 260페이지 참조

 

6. 선점과 비선점 중 선택하여 빈 칸을 채워라.

정답 및 해설)
정답:

스레드가 CPU를 할당받아 일단 실행을 시작하면 완료되거나 CPU를 더 이상 사용할 수 없는 상황이 될 때까지 스레드를 강제로 중단시키지 않는 방식을 ( 비선점 ) 스케줄링이라고 하며, 커널이 현재 실행 중인 스레드를 강제로 중단시켜 준비 리스트로 이동시키고, 스케줄링을 통해 다른 스레드에게 CPU를 넘겨주는 방식을 ( 선점 ) 스케줄링 이라고 한다. ( 비선점 ) 스케줄링의 경우, 스레드가 더 이상 CPU를 사용할 수 없는 상황에야 비로소 스케줄링이 이루어 진다. PC와 같은 범용 시스템에서 ( 비선점 ) 스케줄링은 현재는 거의 사용되고 있지 않다.

해설: 책 263페이지 참조

 

7. 다음 스케줄링이 선점 스케줄링인지 비선점 스케줄링인지 표기하라.

(1) 선입 선처리(FCFS)

(2) 최단 작업 우선 스케줄링(SJF) 

(3) 최소 잔여 시간 우선 스케줄링(SRTF) 

(4) 라운드 로빈 스케줄링(RR)

정답 및 해설)
정답:

(1): (비선점)

(2): (비선점)

(3): (선점)

(4): (선점)

해설: 책 263페이지 참조

 

8. 다음 그림은 3개의 프로세스 p1, p2, p3이 실행되는 과정을 보여준다. 선점 스케줄링과 비선점 스케줄링 중 어떤 것이 사용되었는지 판단하고 그 이유를 설명하라.

정답 및 해설)
정답: 비선점 스케줄링이다. 그 이유는 다음과 같다. T1이 먼저 실행을 시작하면 종료할 때까지 스케줄링이 이루어지지 않으며, T1이 종료될 때 비로소 스케줄링이 이루어져 T2가 실행된다. T2의 실행 중 I/O가 발생하면 T2를 중단시키고 스케줄링을 싱행하여 T3을 선택한다. T3이 실행 중 yield()를 호출하면 준비 상태인 T2를 스케줄링하고 실행시킨다. T2가 끝날 때 다시 스케줄링이 이루어지고 T3이 실행된다.

해설: 책 263페이지 참조

 

9. 다음은 무엇에 대한 설명인가?

스케줄링 과정에서 선택되지 못한 채 오랫동안 준비 리스트에 있는 경우

정답 및 해설)
정답: 4번

해설: 책 264페이지 참조

 

10. 다음은 무엇에 대한 설명인가?

스레드가 준비 리스트에 머무르는 시간이 비례하여 우선순위를 높여주는 기법

정답 및 해설)
정답: 3번

해설: 책 265페이지 참조

 

11. 다음은 무엇에 대한 설명인가?

프로세스나 스레드가 특정 CPU에서 실행되도록 제한하는 스케줄러의 특징

정답 및 해설)
정답: 1번

해설: 책 281페이지 참조

 

12. 에이징 기법은 CPU 스케줄링의 어떤 단점을 극복하기 위한 정책인가?

정답 및 해설)
정답: 기아의 문제를 해결하기 위한 정책이며, 우선순위를 기반으로 하는 시스템에서 더 높은 순위의 스레드가 계속 준비 리스트에 들어오면, 낮은 순위의 스레드는 스케줄링에서 계속 배재되어 오랫동안 대기하게 되며 언제 실행될지 모른다. 그러므로 스레드가 준비 리스트에 머무르는 시간에 비례하여 우선순위를 높여주는 기법이다.

해설: 책 264, 265페이지 참조

 

13. RR(Round Robin) 스케줄링을 사용할 때 오늘 날 합리적인 타임 슬라이스로 적합한 것은?

정답 및 해설)
정답: 3번

해설: 책 260페이지 참조

20~120ms에 적합하다.

 

14. 스레드가 종료할 때 비로소 새 스레드를 스케줄한다면 이 운영체제는 선점 스케줄링을 하는가 아니면 비선점 스케줄링을 하는가?

정답 및 해설)
정답: 비선점

해설: 책 263페이지 참조

 

15. 다음은 에이징을 설명하는 문장이다. 빈 칸에 적절한 단어는 무엇인가?

스레드가 준비 리스트에 머무르는 시간에 비례하여 스레드의(         )을/를 높이는 기법이다.

정답 및 해설)
정답: 1번

해설: 책 265페이지 참조

 

16. 다음 CPU 스케줄링 알고리즘 중에서 실현성이 없는 것은?

정답 및 해설)
정답: 2번

해설: 책 267페이지 참조

 

17. 다음 중 모든 스레드에게 CPU를 가장 공평하게 나누어 주는 스케줄링 기법은?

정답 및 해설)
정답: 1번

해설: 책 269페이지 참조

 

18. 다음 중 기아 발생 가능성이 가장 큰 CPU 스케줄링은?

정답 및 해설)
정답: 4번

해설: 책 267페이지 참조

 

19. 다음 중 기아가 전혀 발생하지 않는 CPU 스케줄링은?

정답 및 해설)
정답: 1번

해설: 책 270페이지 참조

 

20. 어떤 연구소에서 컴퓨터 시스템 사용자들을 책임연구원, 연구원, 연구 보조원의 3 그룹으로 나누어 놓고 각 사용자들이 생성된 프로세스나 스레드의 우선순위를 다르게 매기려고 한다. 가장 적절한 CPU 스케줄링은 무엇인가?

정답 및 해설)
정답: 4번

해설: 책 273페이지 참조

 

21. RR(Round Robin) 스케줄링에서 스레드에게 할당하는 타임 슬라이스의 크기에 관한 설명 중 틀린 것은?

정답 및 해설)
정답: 2번

해설: 책 270페이지 참조

 

22. MLFQ(Multi-level Feedback Queue) 스케줄링에 대한 설명으로 옳은 것은?

정답 및 해설)
정답: 2번

해설: 책 275페이지 참조

 

23. 단일 코어 CPU와 달리 멀티 코어 CPU에서 스케줄링할 때 특별히 고려할 사항과 거리가 가장 먼 것은?

정답 및 해설)
정답: 1번

해설: 책 281, 282페이지 참조

 

24. 코어 친화성 혹은 CPU 친화성과 관계가 깊은 것은?

정답 및 해설)
정답: 1번

해설: 책 280, 281페이지 참조

 

25. 멀티 코어 CPU를 가진 시스템에서 CPU 스케줄링 알고리즘은 스레드를 어떤 코어에서 실행시킬 것인지에 따라 컨텍스트 스위칭 후 오버헤드가 달라진다고 한다.

(1) 구체적으로 어떤 오버헤드가 문제인가?

(2) 이 오버헤드를 줄일 수 있는 해결책은 무엇인가?

정답 및 해설)
정답:

(1): 일반적으로 각 코어는 자체 CPU 캐시를 가지고 있어, 실행 중이던 스레드의 코드와 데이터를 저장합니다. 스레드가 같은 코어에서 다시 실행되면 캐시의 데이터를 재사용할 수 있어 메모리에서 다시 적재할 필요가 줄어듭니다. 하지만 다른 코어로 이동하면 캐시 적중률이 낮아지고, 메모리에서 데이터를 다시 로드해야 하므로 컨텍스트 스위칭 오버헤드가 증가합니다. 따라서 스레드가 어떤 코어에 할당되는지에 따라 오버헤드가 달라집니다.

(2): 스레드가 특정 코어에서만 실행되도록 스케줄링을 제한하면 된다. 이것은 CPU 친화성 혹은 코어 친화성이라고 한다.

해설: 책 281페이지 참조 및 제 생각입니다.

 

26. 멀티 코어 CPU를 가진 시스템에서 스케줄링이 잘못되면 한 코어에만 스레드가 몰리고 다른 코어는 놀게 되는 현상이 나타난다. 이러한 현상을 무엇이라고 부르고 그 해결책은 무엇인가?

정답 및 해설)
정답: 코어 부하 불균형 현상, 해결책은 푸시 마이그레이션, 풀 마이그레이션이 있다.

해설: 책 282, 283페이지 참조