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Thread는 CPU-utilization의 기본 단위이다.
Program counter, register set, stack, thread ID로 구성되어있다.
하나의 프로세스에 다양한 스레드가 붙어있으며, 그 스레드들은 프로세스의
code section을 공유한다. 즉 프로세스에서 새로운 스레드로 실행하고자 하는 루틴을
함수 형태로 지정하여 스레드를 생성하게 되는데, 그때 공유하는 code section이 바로 함수이다.

코드 전영역을 공유하지 않고, 지정된 함수만 받아 사용한다는 것.

이 스레드는 유저의 어플리케이션에서 멀티프로그래밍을 위해 사용되기도 하지만
서버에서 다양한 client들에게 thread를 새로 생성하여 리소스를 제공한다.
특히 웹서버의 데이터베이스 접근 등에 스레드 풀들 많이 사용한다. (아래 그림)

 

The benefits of multithreaded programming

1. Responsiveness.
어떤 루틴을 실행하는 동시에 원하는 영역을 동시에 실행할 수 있다.

2. Resource sharing.
각 스레드마다 전역변수 혹은 포인터 등을 공유할 수 있게 되는데,
멀티 프로세스 프로그래밍이 필요할 때 훨씬 더 경제적인 방법으로 이를 수행할 수 있게된다.

3. Economy.
스레드는 프로세스 안에 속해있기 때문에, 운영체제에 의해 관리되어질 필요가 없다.
즉 관리 대상이 프로세스 이므로, multi-executing이 더욱 빠르고 경제적이다.

4. Scalability
Single-threaded process는 비록 프로세서가 다수일지라도 오직 하나의 루틴만 실행할 수 있다.
하지만 멀티스레딩은 병렬성을 더욱 증가시킨다.


Many - to - One model.

Many-to-One model은 user-level의 많은 thread들을 하나의 커널 thread로써 관리한다.
이것은 커널이 관여하지 않는 사용자단 멀티 스레딩 기법이다.
따라서 시스템 입장에서는 매우 효율적인 방법이다.
하지만 하나의 커널 스레드에 달려있는 프로세스이기 때문에,
실행되고 있는 thread 들이 block 등을 건다고 하면 프로세스 전체가 멈출 위험이 있다.




One-to-One model.

이경우는 커널이 하나의 프로세스의 모든 스레드를 관여하는 방법이다.
운영체제에서 정밀하게 관여해주기 때문에 user단의 multi-threading인 Many-to-One 기법보다
훨씬 concurrency(동시에 실행) 하며, 한 스레드가 다른 스레드의 실행을 block하거나 하는 경우가 없다.
하지만 스레드를 만듬과 동시에 시스템콜이 실행되어야 하기 때문에
운영체제의 퍼포먼스가 조금 떨어질 수 있다.



Many-to-Many model.

Many-to-One 과 One-to-One 의 중간 형태로,
One-to-One만큼 완벽한concurrency는 가지지 않지만
보다 효율적으로 리소스르 사용하기 때문에, 부담없이 thread를 만들 수 있다.
역시 병렬 멀티 프로세서에서 실행 가능하며,
Many-to-One처럼 스레드가 전체 프로세스를 block 시킬 위험도 없다.


To-level model.


여러가지 형태의 스레딩 모델을 사용하는 방법.

참고도서 : Operating system concepts - 8th edition. Silberschatz, Galvin, Gagne.

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파일구조론 Assignment1. 발표자료였습니다.

 The programming of  Basic  file system-call.

1st
Input file name, and make file.
Save the content written by user in the file.
If user enter the buffer “The end”, then end the program.

2nd

Input  2 files name, and make file1, file2.
Save the content written by user in the file.
If user enter the buffer “The end”, then end the program.
Append the content on the file2.
Repeat 1-4 level.  ( quit  option added in level1.)


 

Assignment 1.

The source code of program.

fcntl.h : Header file
                  To use file system call.

Open( buffer, O_WRONLY | O_CREAT, 00644);

File name: contents of ‘buffer’.

FD attribute:  O_WRONLY,O_CREAT
only writing mode.
unless file exists, make the new file.

Permission:  r w - | r - - |  r - -

write( fd,  buffer, strlen(buffer));

Write contents of the buffer on the file which 'fd' point

 

Assignment 2.

Source code, and annotation.

Rewind : return FD to fisrt side of file

Memset : Initialize the buffer.

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Computer system은 4개의 구성요소로 나눌 수 있다.
1. Hardware.
2. Operating system.
3. Application program.
4. Users. ( machine user도 포함한다.)

이렇게, Operating system은 User가 hardware에 쉽게 접근하도록 도와주는 역할을 한다.

Definition : A program that acts as an intermediary between a user of computer and hardware.

OS는 굉장히 작게 시작하여 점점 내용들이 덧붙여졌는데, 앞으로도 어떻게 더욱 커질지는 알 수 없다.
따라서 정확히 정의되지 않고, 책 혹은 사전마다 정의가 다르다.





OS is a resource allocator.
여기서 resource는 computer hardware를 말하는데,
프로세스들이 hardware를 점거하기 위해 os에 요청을 보내면,
효율적이고 공정하게 프로세스에게 resource를 사용하도록 허가하는 역할을 한다.

OS is a control program.
컴퓨터의 에러나 잘못된 resource 사용으로부터 보호해주는 controller 역할을 한다.




그림 : A modern computer system.

Resource를 사용하기 위해 사용자는 OS에게 operation을 요청하는데,
모든 operation은 memory를 거치게 된다.
CPU는 직접 접근할 수 있는 메모리는 RAM밖에 없다. (Cache는 예외)
프로세스는 자신의 모든 Instruction, Data를 RAM에 올려놓고 CPU에게 제어를 맡긴다.

하나의 CPU로는 하나의 프로세스 instruction set을 실행할 수 밖에 없는데,
이때 OS는 concurrent한 작업을 수행하기 위해 multiprogramming 과 time-sharing 2가지 방법을 쓴다.

Multiprogramming
CPU가 하나의 프로세스를 실행하는데, 프로세스가 대기상태를 가지게 되면 ( I/O 작업 등에 의한)
다른 프로세스의 루틴으로 switch 하게된다.

Timesharing
각 프로세스마다 시간을 부여해서 계속 switching 하는 방법이다.
respnse time의 단위는 매우 짧다.

Context switch
대기상태의 프로세스가 CPU를 점거하려 할 때,
현재 실행되고있는 프로세스의 Register set들을 저장한 후
자신의 Register set을 CPU에 적재한 후 실행상태로 바꾸는 과정


Context switch 과정에서 interrupt가 발생한다.

Interrupt
Service routine을 바꿔주는 신호.
프로세스가 인터럽트 신호를 받게되면
현재 실행되는 instruction의 Program counter는 저장되어
다시 CPU 제어권을 찾았을 때 이전에 실행하던 위치부터 다시 실행된다.





DMA : Direct Memory Access
I/O 가 Resource를 굉장히 많이 사용하는데, CPU가 메모리 싸이클을 중재해주기 때문이다.
Device와 Memory가 직접 연결되어있으면 항상 CPU를 거쳐야 하는 비효율적 구조를 극복할 수 있다.

Symmetric Multiprocessing, Dual-core design



경재적인 이유 때문에, 대부분 dual-core를 사용한다.



User-mode, Kernel-mode

System-call
OS에서 지원하는 함수들로 User가 하드웨어에 직접적으로 접근할 수 있는 권한을 얻는 유일한 방법.



read, write, unlink, rmdir 등, 하드에 파일을 새로 만들거나 읽는 하드웨어 접근을 하기 위해서는
운영체제에 권한을 얻어야 한다. 이렇게 권한을 둔 이유는 보안상 이유때문이며
일반유저가 하드웨어에 직접적으로 접근하는 유일한 수단이기도 하다.


참고도서 : Operating system concepts 8th edition. - Wiley
               Abraham Silberschatz, Peter B. Galvin, Greg Gagne.

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DBMS : Database Management System. 데이터베이스 관리 시스템
대규모 데이터를 유지 및 관리하는데 도움이 되도록 설계된 소프트웨어.

A very large, integrated collection of data.

1. 데이터 독립성, 효율적인 접근.

DBMS는 추세부사항을 은닉하는 데이터의 추상적인 관점을 제공하며,

일반적인 file-system을 이용한 정보관리보다 더 효과적인 저장, 검색 기술을 이용하여 효과적이다.

2. 데이터 무결성, 보안성

3. 데이터 관리

4. 동시접근 및 손상복구

Concurrency Control : Multi user가 동시접근하며, Inconsistency가 일어나지 않도록 돕는다.

Data model : 고수준의 논리적인 데이터를 기술하는 구성자들의 집합.

사용자에게 불필요한 저수준의 내용들은 감추고,

사용자가 원하는 데이터를 데이터 모델에 의하여 정의할 수 있도록 돕는다.

오늘날 대부분의 DBMS은 Relational data model (관계모델) 에 기반한다.

Relational model of data // most widely model today.

관계모델은 중요한 데이터 기술 구성자는 relation이며, relation은 record들의 집합이다.

어떤 relation에 의거한 데이터 기술을 schema라고 하는데,

한 관계모델에서의 schema는 relation의 이름, 필드 (attribute or row)의 이름과 타입을 명세한다.

ex) 어떤 홈페이지의 회원정보는 다음과 같은 스키마를 가진 relation으로 정의할 수 있다.

Member(ID:string, Name:string, Age:integer, No:Integer)

위 예는 4개의 필드 (ID, Name, Age, No.)를 가지는 Member relation의 instant이다.

각 record (혹은 tuple)들은 Member relation의 schema를 따른다.

schema는 record의 템플릿으로 간주할 수 있다.

DBMS - Levels of Abstraction.

DDL (Data Definition Language)는 외부 스키마와 (External Schema == view)

개념 스키마 (Conceptual Schema)를 정의하기 위해 사용된다.

view == External Schema.

3단계의 계층.

혹은 Sub-Schema - schema 의

2단계 계층으로 DBMS의 abstraction을

표현하기도 한다.

데이터베이스에 저장되는 relation들이 secondary storage에 어떤식으로 저장되는지를 명시한다.

물리적 스키마는 데이터가 일반적으로 어떻게 접근되는가에 대한 이해를 기반으로 하여 결정한다.

Conceptual Schema : 모든 relation 들을 기술하는 부분.

개념 스키마는 오직 Logical Data만 서술한다. (자료의 유무만을 서술)

실제로 저장되어있는 방법 등은 Physical Schema가 관리한다.

ex) Member(ID:string, Name:string, Age:integer, No:Integer)

DBMS의 정보들을 사용하는 사람 혹은 프로그래머들의 수준에서

그들이 원하는 정보에 따라 데이터가 주어진다.

Conceptual Schema에 있는 다양한 relation들 중에서 필요한 정보를 모아

사용자에게 맞는 새로운 Schema를 보여준다.

데이터의 독립성은 Abstraction of data 로부터 달성된다.

1. Logical Data independency

기초가 되는 Conceptual Schema가 변경될 경우,

이전과 동일한 View (External schema) relation이 계산되도록

View (External Schema)의 정의가 수정 될 수 있다.

이러한 특성을 Logical Data independency 라고 한다.

2. Physical data independency

Conceptual Schema 에서는 Logical Data만 서술할 뿐,

물리적인 세부 데이터들은 서술하지 않는다.

이러한 특성을 Physical data independency 라고 한다.

트랜섹션은 DBMS의 논리적인 작업 단위를 뜻한다.

(An atomic sequence of database action / read, write)

하나의 트랜섹션이 끝나기 전까지는 DBMS 의 데이터는 변경되지 않으며

중간에 단 하나의 오류라고 있다면, 이 트랜섹션은 재 실행되도록 한다.

//

금융결제를 예로 들면, 입금이 진행되는 마지막 부분에서 결제가 취소되었을 때

이 트랜섹션이 성공적으로 완료된다면 금융적인 오류가 발생하므로 굉장히 위험에 처하게 된다.

DBMS는 Multuiple user가 동시 접근하며, inconsistence가 일어나지 않도록 돕는다.

이것은 Locking protocol에 의해 실현 되는데, 여러 트랜젝션들이 interleave 하게 되어

데이터들이 서로 간섭하는 결과가 나오지 않도록 돕는다.

- Strict 2PL Locking protocol

2PL : Two Phase locking : 하나의 트랜젝션 안에, L- U은 섞어서 나오지 않는다.

- LLLLLLLL UUUUUU -



참고서적 : 데이터베이스 시스템 3rd Edition. Raghu Ramakrishnan, Johannes Gehrke.

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DBMS와 관련된 기본 용어들.

Data : 자료.
Table : 표 형식으로의 Data 묶음.
Database : Table의 집합. ( = DB)
DBMS : Database management system : DB를 관리하는 소프트웨어
record : 테이블의 행
field or column : 테이블의 열
Data type : 각 field에 들어갈 데이터의 형식
Primary key : record를 식별하기 위한 비어있지 않은 유일한 값.
Foreign key : 다른 테이블의 Primary key와 대응되는 필드
SQL : Structured Query Language. 구조화된 질의 언어
         DB에서 정보를 생성, 혹은 갱신하여 사용할 수 있도록 정의된 표준 언어

ID는 중복되어선 안된다. 즉 사용자 ID정보를 관리하는 Table에서
ID라는 데이터는 모두 유효해야만 하며 유일해야한다. => Primary key.

Foreign Key : 두 개의 테이블을 연결시켜주는 필드이다.
수강신청 사이트에서 과목을 선택하려 해도 ID가 없다면 수강신청을 할 수 없다.
이경우 ID가 학생정보를 저장하는 테이블과 수강신청 관리 테이블 사이의 Foreign Key가 될 것이다.

지수값의 절반을 양의 지수로 절반의 음의 지수로 사용하고자 절반에

해당하는 127을 bias로 설정한 것입니다.

8바이트 (64bit) double 자료형의 구조입니다.
          byte :      1           11               52
exxcess_1023 [sign] [exponent] [Mantissa]
(exponent : 1023 : 011 1111 1111)