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컴퓨터과학100

NUMA 아키텍처와 운영체제 최적화 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 아키텍처와 운영체제 최적화는 현대 고성능 컴퓨팅 시스템에서 중요한 주제입니다. NUMA 아키텍처는 다중 프로세서 시스템에서 메모리 접근 성능을 최적화하기 위해 설계되었습니다. 이 글에서는 NUMA 아키텍처의 개념, 그와 관련된 운영체제 최적화 기법, 그리고 NUMA 시스템에서 성능을 극대화하는 방법을 다루겠습니다. 1. NUMA 아키텍처란? 1.1 NUMA의 기본 개념 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 아키텍처는 멀티프로세서 시스템에서 각 프로세서가 자신만의 지역 메모리를 갖는 구조를 의미합니다. NUMA에서는 각 프로세서가 자신의 메모리 영역에 접근할 때 빠르게 처리할 수 있으며, 다른 프로세서의 메모리에 접근할 경우 성능.. 2025. 1. 24.
교착상태 회피 알고리즘 (은행가 알고리즘) 교착상태(Deadlock) 회피 알고리즘은 멀티스레드 및 멀티프로세서 환경에서 발생할 수 있는 교착상태를 예방하는 중요한 기술입니다. 특히, "은행가 알고리즘(Banker’s Algorithm)"은 자원을 할당할 때 교착상태를 방지하기 위한 방법으로, 안전한 상태에서만 자원을 할당하는 방식으로 동작합니다. 이번 글에서는 교착상태 회피 알고리즘의 개념과 은행가 알고리즘의 작동 원리, 장단점, 실제 응용 사례 등을 다루어보겠습니다.1. 교착상태(Deadlock)란?교착상태란 두 개 이상의 프로세스가 서로 자원을 기다리며 무한 대기 상태에 빠지는 현상을 말합니다. 교착상태가 발생하면 시스템의 성능이 저하되거나 시스템이 멈추는 문제가 발생할 수 있습니다. 교착상태의 발생 조건은 다음과 같습니다:상호 배제(Mut.. 2025. 1. 24.
동기화와 병렬 처리 (Mutex, Semaphore) 컴퓨터 시스템에서 여러 작업이나 프로세스가 동시에 실행될 때, 자원 공유와 상호작용을 제어하는 것이 매우 중요합니다. 특히 동기화와 병렬 처리는 멀티스레드 환경에서 안정성을 보장하고, 데이터 일관성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 글에서는 동기화 메커니즘인 Mutex와 Semaphore에 대해 자세히 살펴보고, 이들이 병렬 처리에서 어떻게 활용되는지에 대해 설명하겠습니다.1. 동기화(Synchronization)의 필요성동기화는 여러 프로세스나 스레드가 공유 자원에 접근할 때 발생할 수 있는 충돌을 방지하기 위한 기법입니다. 동기화 없이 여러 스레드가 같은 데이터를 동시에 변경하거나 접근할 경우, 데이터가 손상되거나 예상치 못한 결과가 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 Mutex(상호 배.. 2025. 1. 24.
스케줄링 알고리즘 심화: Earliest Deadline First(EDF)와 Rate-Monotonic Scheduling(RMS) 스케줄링 알고리즘 심화: EDF와 RMS의 원리와 응용실시간 시스템은 작업의 제시간 완료를 보장해야 하므로, 적합한 스케줄링 알고리즘 선택이 필수적입니다. Rate-Monotonic Scheduling (RMS)와 Earliest Deadline First (EDF)는 실시간 스케줄링에서 가장 대표적인 두 알고리즘으로, 각각 고정된 우선순위와 동적 우선순위 방식을 기반으로 동작합니다. 이번 글에서는 이 두 알고리즘의 작동 원리, 차이점, 장단점, 그리고 응용 사례를 심도 있게 살펴봅니다.1. Rate-Monotonic Scheduling (RMS)1.1 개념RMS는 정적 우선순위 기반 스케줄링 알고리즘으로, 작업의 주기가 짧을수록 높은 우선순위를 부여합니다. 이 알고리즘은 모든 작업의 주기와 실행 시간이.. 2025. 1. 24.
입출력 시스템 설계: 효율성과 신뢰성을 위한 핵심 전략 입출력 시스템 설계입출력(I/O) 시스템 설계는 컴퓨터 시스템에서 데이터를 효율적으로 입력받고 출력하는 과정을 체계화하는 핵심 과정입니다. 데이터 처리 속도와 신뢰성을 보장하기 위해 설계 시 고려해야 할 사항이 많습니다. 이번 글에서는 입출력 시스템 설계의 개념, 원리, 주요 요소, 설계 사례를 다루며, 이와 관련된 기술적 구현에 대해 깊이 탐구해 보겠습니다.1. 입출력 시스템 설계란? 입출력 시스템 설계는 시스템에서 데이터를 입력받아 처리하고, 출력하는 과정을 최적화하는 작업입니다. 이는 사용자와 시스템 간의 원활한 상호작용을 지원하며, 데이터의 신뢰성과 정확성을 높이는 데 기여합니다. 입출력의 기본 흐름입력(Input): 사용자가 제공하는 데이터나 센서에서 수집된 정보를 시스템으로 전달.처리(Proc.. 2025. 1. 24.
파일 시스템 설계 (FAT, NTFS, ext4) 파일 시스템은 컴퓨터 시스템에서 데이터를 효율적으로 저장하고 관리하기 위해 설계된 데이터 구조입니다. 사용자의 요구와 시스템 환경에 따라 다양한 파일 시스템이 개발되어 왔으며, 이번 글에서는 대표적인 파일 시스템인 FAT(File Allocation Table), NTFS(New Technology File System), ext4(Extended File System 4)의 구조와 기능, 그리고 각각의 상세한 응용 사례와 코드를 살펴보겠습니다.1. 파일 시스템의 역할과 원리 1.1 파일 시스템이란? 파일 시스템은 데이터를 저장하고 검색하는 데 필요한 소프트웨어 계층입니다. 물리적 저장 매체(하드 디스크, SSD, USB 메모리 등)의 저장 공간을 논리적으로 관리하며, 파일 및 디렉토리를 체계적으로 관리.. 2025. 1. 24.
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