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- 디스크 스케쥴링 알고리즘인 FCFS, SSTF,
SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK, SLTF, SPTF
등에 대하여 간단명료하게 설명하세요.
- RAID 0과 RAID 1, RAID 5 등에 대하여
설명하세요
- 입출력 방법 중에서 프로세서가 통제하는
프로그램 제어 입출력, 인터럽트 기반 입출력
과 DMA 입출력에 대하여 설명하세요.
1. 디스크 스케쥴링 알고리즘인 FCFS, SSTF,
SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK, SLTF, SPTF
등에 대하여 간단명료하게 설명하세요.
FCFS(선입 선처리 스케쥴링) : FCFS 알고리즘
은 프로그램하기 쉽고 어떤 요청도 무기한
연기되는 경우가 없으며, 본질적으로 공평성
이 유지되는 점이 특징이다.
디스크 요청이 흩어져 있는 경우 실행시간
오버헤드는 적지만 탐색시간이 오래 걸려
처리량이 감소한다.
SSTF(최소 탐색시간 우선) : 디스크 요청을
처리하기 위해서 헤드가 먼 곳까지 이동
하기 전에 현재 헤드 위치에 가까운 모든
요구를 먼저 처리하는 방법이다.
최소 위치결정 시간 우선 알고리즘 이라고
도 한다. 그러나 근본적으로 최소 작업 우선
알고리즘 형태이므로 최소작업 우선에서와
같이 디스크 요구의 기아 상태가 발생 할 수
있다.
SCAN(스캔)알고리즘 : 스캔 알고리즘은
요청 큐의 동적 특성을 반영한 것이다.
입출력 헤드가 디스크의 한끝에서 다른 끝
으로 이동하며, 한쪽 끝에 도달했을 때는
역방향으로 이동하면서 요청한 트랙을 처리
한다. 따라서 헤드는 디스크의 한끝과 다른끝
사이를 계속해서 왕복한다.
스캔 알고리즘은 엘리베이터의 동작과 유사
하기 때문에 엘리베이터 알고리즘이라고도
부르며, 각 트랙에 대한 요청이 균등하다고
가정하면, 헤드가 한쪽 끝에 이르러 방향을
바꾸어야 할 시점에서 요청 밀도가 높은 쪽
은 최초의 시작부분이며, 나중에 처리된
헤드 바로 뒷부분은 비교적 밀도가 낮다.
따라서 밀도가 높은 쪽의 요청은 상당히
오랜 시간을 기다리게 된다.
C-SCAN(순환 스캔 알고리즘) : 스캔 알고리즘
을 변형하여 대기시간을 좀 더 균등하게 한
것이 순환 스캔 스케줄링(C-SCAN)이다.
스캔 스캐줄링처럼 헤드는 한쪽 방향으로
이동하면서 요청을 처리하지만 한쪽 끝에
다다르면 반대 방향으로 헤드가 이동하는 것
이 아니라 다시 처음부터 요청을 처리한다.
처음과 마지막 트랙을 서로 인접시킨 것과
같은 원형처럼 디스크를 처리하여 처리량을
향상시킨다. 또한 바깥 트랙과 안쪽트랙에
대한 차별이 없어 반응시간의 변화를 줄인다.
룩 스케줄링 : 스캔(SCAN)이나 순환 스캔
(C-SCAN)방법은 헤드를 디스크의 끝에서
끝으로 이동한다는 원리지만 실제로 이런
방식을 구현하지 않는다. 보통 헤드는 요청
에 따라 각 방향으로 이동하고, 현재 방향에
더 이상의 요청이 없을 때 이동방향을 바꾼다.
스캔과 순환 스캔의 이런 형태를 룩(LOOK),
또는 순환 룩(C-LOOK)이라 한다.
2. RAID 0과 RAID 1, RAID 5 등에 대하여
설명하세요
RAID 0 :
일련의 데이터를 하나의 논리적
디스크 배열에 일정한 크기로 나누어
분산 저장하는 기법
데이터를 사용 가능한 디스크에 나누어 저장
따라서 사용자와 시스템 데이터는 하나의
논리 디스크 상에 저장되어 있는 것으로
인식하며 디스크는 스트립(Strip)이라는
일정한 크기의 섹터 또는 물리적 블록 단위로
나누어 연속적인 배열 첨자(구성요소)와 대응
되도록 순환할당 된다. 이와 같이 하나의
스트립들과 각 배열의 구성요소가 대응하는
논리적으로 연속적인 스트립들의 집합을
스트라이프(Stripe)라고 한다.
RAID 1(미러링)
RAID 1은 RAID 0 과 같이 데이터 스트라이핑
을 사용하면서 배열 내의 모든 디스크가 동일
한 데이터를 가지는 미러 디스크(Mirror Disk)
를 가진다. 각 논리적 스트립은 두 개의 별도
디스크에 대응되므로 미러링(Mirroring)이라
고도 하는데, 중복 저장된 데이터를 가진
적어도 두개의 드라이브로 구성된다.
RAID5
RAID5(블록 인터리브된 분산 패리티 블록)
RAID4 구성과 유사하며 별도의 패리티
드라이브 대신 모든 드라이브에 패리티
정보를 나누어 저장하기 때문에 패리티를
담당하는 디스크의 병목현상을 일으키지
않는다. 다중 프로세스 시스템에서와 같이
작고 잦은 데이터 기록이 있을 경우
더 빠르다. 그러나 읽기 요청의 경우
각 드라이브에서 패리티 정보를 건너 뛰어야
하기 때문에 RAID 4보다 느리다.
3. 입출력 방법 중에서 프로세서가 통제하는
프로그램 제어 입출력, 인터럽트 기반 입출력
과 DMA 입출력에 대하여 설명하세요.
프로그램 제어 입출력
프로세서 내부에 있는 입출력 데이터와 주소
레지스터를 입출력 모듈과 연결한 형태.
주소 레지스터와 버스 사이에서 데이터를
직접 전송할 수 있는 가장 간단한 형태.
폴링(Polling)방식(바쁜 대기)라고도 함.
상대적으로 프로세서 보다 느린 입출력 장치
의 입출력 동작 상태를 확인하기 위해 상태
비트(Status Bit)를 주기적으로 검사함.
입력된 데이터는 입출력(인터페이스) 모듈을
거쳐 한 번에 한 워드씩 입출력 데이터 레지
스터로 전송.
입출력 데이터 레지스터에서는 프로그램에
으해서 데이터를 산술눈리연산장치(누산기)
로 전송.
모든 데이터 전달은 프로세서의 입출력
명령어에 따름.
프로세서 제어 입출력 시스템의 경우 데이터
처리 속도가 느림.
인터럽트 기반 입출력 : 외부 입력 제어
입출력장치가 작업을 완료한 후 작업과
관련된 상태와 결과를 메모리에 저장.
인터럽트를 발생시켜 프로세서에 알림.
인터럽트를 받은 프로세서는 입출력 명령어
를 전송, 입출력 작업중에 다른 작업을
시작할 수 있음.
프로세서가 입출력장치에 프로세서의 도움
이 필요한지 확인하는 절차대신 직접 입출력
장치가 프로세서에 신호를 주는 방식.
불규칙적이고 빠른 응답성을 요구하는 경우
에 적합함.
장단점
프로세서는 폴링 절차를 생략하여 입출력
연산의 대기시간을 소모할 필요가 없어
효율성이 증가함.
현재 작업 내용을 스택에 저장한다는 오버
헤드가 존재.
모든 데이터가 프로세서의 레지스터에서
전송됨.
DMA 입출력
프로세서의 부담을 줄이기 위해,
메인 메모리를 직접 제어하여 데이터를
전송.
프로세서는 읽기 및 쓰기 정보를 비롯한
입출력 주소와 메모리 주소 그리고 길이를
DMA제어기에 전달(입출력 요청).
DMA 제어기는 버스 관리자(Master)로서
직접 작업 처리.
DMA 입출력 과정
프로세서에서 입출력 장치로 데이터를 블록
단위로 전송가능.
제어는 입출력 모듈에서 담당, 전송은
프로그램 제어 입출력이 담당.
전송이 완료되면 출력 모듈은 프로세서에
인터럽트를 발생하여 종료를 통보,
데이터를 메모리에 보관함.
프로그램은 메모리의 데이터를 사용
고속 디스크의 데이터 전송에 적합한 방식
으로, 멀티미디어와 같은 대용량 데이터
전송에 적합함.