R.silver

[Programmers] 연속된 부분 수열의 합 (Python)

R.silver — Tue, 16 Jul 2024 15:39:42 +0900

문제

코딩테스트 연습 - 연속된 부분 수열의 합 | 프로그래머스 스쿨 (programmers.co.kr)

프로그래머스

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✨핵심 내용

합이 k인 부분 수열의 시작 인덱스와 마지막 인덱스를 반환
- 합이 k 인 부분 수열이 여러 개 일 경우 길이가 짧은 수열 반환
- 길이가 짧은 수열이 여러 개인 경우 시작 인덱스가 작은 수열 반환

입출력 예시

해결 아이디어

유형: 투포인터

1. start 포인터를 기준으로 end 포인터를 이동시킨다 (for 문)

2. 만약 부분 수열의 합이 k라면 (시작 인덱스, 마지막 인덱스, 배열의 길이)의 값을 ans에 추가한다

3. 만약 부분 수열이 합이 k 보다 작다면, 현재 end 위치의 값을 더해주고 end 값을 이동시킨다

4. 만약 부분 수열의 합이 k 보다 크다면, while 조건을 만족하지 못하고 다음 start 분기로 이동한다

5. 길이를 기준으로 정렬한 뒤 결과를 반환한다

주의할 점

- while 조건, 인덱스 범위를 주의해야 한다

✅정답 코드 (Python)

sol1) start를 for 문을 사용하여 이동

def solution(sequence, k):
    n = len(sequence)
    end = 0
    total = 0
    ans = []
    
    # start를 기준으로 인덱스 이동 
    for start in range(n):
        while total < k and end < n:
            total += sequence[end] # 현재 까지 부분 수열의 합 계산
            end += 1 # 인덱스 이동 
            
        # 조건 만족시 
        if total == k:
            ans.append((start, end -1, end - 1 - start)) # start, end, 길이
        
        # total > k or end >= n 이면 
        total -= sequence[start] # start 이동 전 값 빼주기 
    
    # 길이를 기준으로 정렬 
    ans.sort(key = lambda x: x[2])
    # 시작 인덱스와 마지막 인덱스만 반환
    return ans[0][:2]

sol2) start와 end를 직접 이동

def solution(sequence, k):
        n = len(sequence)
        start, end, sum = 0, 0, sequence[0]
        ans = [0, float('inf')]
        
        while start <= end and end < n:
            # 1. 현재 수열의 합 < k
            # end += 1
            if sum < k and end < n-1: # end += 1 할 것이기에 범위 체크
                end += 1
                sum += sequence[end]
            
            # 2. 현재 수열의 합 > k
            # start += 1
            elif sum > k:
                sum -= sequence[start]
                start += 1
                
            # 3. 현재 수열의 합 == k
            elif sum == k:
                # 기존에 등록된 수열의 길이와 비교 
                # 같으면 인덱스 작은 것을 등록해야 하기에 갱신하지 않는다
                if ans[1] - ans[0] > end - start: 
                    ans = [start, end]
                
                # sum = k를 만족하는 더 짧은 수열이 있을 수 있기에 start += 1 
                sum -= sequence[start]
                start += 1
            
            # 4. (1, 2, 3) 조건을 만족하지 못했는데 end를 갱신하지 못해 무한루프인 경우 방지
            else:
                if end == n-1:
                    break
                
        return ans

[Programmers] 리코쳇 로봇 (Python)

R.silver — Thu, 11 Jul 2024 20:32:45 +0900

문제

https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/169199

프로그래머스

programmers.co.kr

✨핵심 내용

상, 하, 좌, 우 4방향 중 하나를 선택해서
게임판 위의 장애물이나 맨 끝에 부딪힐 때까지 미끄러져 이동하는 것을 한 번의 이동으로 친다.

해결 아이디어

유형: BFS

초기 데이터

R에서 시작하여 미끄러져 이동하며 G에 도착해야 한다.

-> 일반적인 최단거리 BFS 문제에서 이동 거리(방식)를 조정해 주면 된다!

매 턴 로봇의 도착 위치 (3턴 까지 표시)

위의 그림과 같이 로봇의 도착 위치를 표시할 수 있다.

로봇의 현재 위치에서 상하좌우 중 이동 가능한 위치로 이동 시키며 경로를 확인하면 된다.

도착 위치를 visited 배열에 이동 횟수로 표시하며 이동한다.

주의 할 점

    # 이동 함수 - 한 번에 미끌어지듯 이동
    def move(x, y, dx, dy):
        nx, ny = x + dx, y + dy
        while in_range(nx, ny) and board[nx][ny] != 'D':
            nx += dx
            ny += dy
            
        return nx - dx, ny - dy # D 위치에서 while 문이 정지되므로 한 칸씩 뒤로 가야 한다.

기존 상하좌우 한 칸씩 이동하는 bfs함수에서는 nx, ny의 위치를 nx, ny = x + dx, y + dy로 잡아주었다.

그러나 리코렛 로봇은 장애물에 닿을 때까지 미끄러지듯 이동해야 하므로

장애물에 닿을 때 까지 dx, dy 방향으로 이동하는 함수를 작성했다.

(dx, dy의 방향을 따라 장애물(범위 벗어남, D)을 만나기 전까지 이동하는 코드)

✅정답 코드 (Python)

from collections import deque
def solution(board):
    n = len(board)
    m = len(board[0])
    
    dxs, dys = [0, 0, 1, -1], [-1, 1, 0, 0]
    
    # 로봇 초기 위치 등록
    for i in range(n):    
        for j in range(m):
            if board[i][j] == 'R':
                rx, ry = i, j
    
    # bfs 사전 준비
    q = deque()
    q.append((rx, ry))
    visited = [[0 for _ in range(m)] for _ in range(n)]
    visited[rx][ry] = 1
    
    # 범위 체크 함수
    def in_range(x, y):
        if x < 0 or x >= n or y < 0 or y >= m:
            return False
        return True
    
    # 이동 함수 - 한 번에 미끌어지듯 이동
    def move(x, y, dx, dy):
        nx, ny = x + dx, y + dy
        while in_range(nx, ny) and board[nx][ny] != 'D':
            nx += dx
            ny += dy
            
        return nx - dx, ny - dy
    
    def bfs():
        while q:
            x, y = q.popleft()
            for dx, dy in zip(dxs, dys):
                nx, ny = move(x, y, dx, dy) # nx, ny = x + dx, y + dy를 변경
                if in_range(nx, ny) and not visited[nx][ny] and board[nx][ny] != 'D':
                    q.append((nx, ny))
                    visited[nx][ny] = visited[x][y] + 1
                    
                    # 종료 조건
                    if board[nx][ny] == 'G':
                        return visited[x][y]
        
        # G 만나지 못하면 -1 리턴
        return -1
    
    ans = bfs()
    
    return ans

유사 문제

백준_13460 구슬 탈출 2

13460번: 구슬 탈출 2 (acmicpc.net)

백준_7562 나이트의 이동

7562번: 나이트의 이동 (acmicpc.net)

[Programmers] 두 원 사이의 정수 쌍(Python, Java)

R.silver — Thu, 4 Jul 2024 17:19:18 +0900

문제

https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/181187

프로그래머스

programmers.co.kr

✨핵심 내용

두 원 사이의 x, y 좌표 모두 정수인 점의 개수 반환하기
(각 원위의 점도 세어야 한다)

해결 아이디어

유형: 수학

1. i를 1부터 r2까지 반복하며 해당 x 좌표에서의 원 1, 원 2의 y 좌표를 구한다

2. x가 i 일 때 두 원 사이 y 값의 최대 값은 math.sqrt(math.pow(r2, 2) - math.pow(i, 2))

3. x가 i 일 때 두 원 사이 y 값의 최소 값은 math.sqrt(math.pow(r1, 2) - math.pow(i, 2))

4. 최대 값과 최솟값 사이의 정수의 개수를 세어 더해주면 된다

주의 할 점

1. 1사분면의 값만 구한 뒤 *4 하기

2. 축 위의 값이 중복되지 않도록 i의 범위는 1부터 시작하기

3. a <= x <= b를 만족하는 정수 x의 개수

예) 1.2 <= x <= 5.4를 만족하는 정수 x의 개수는

2 <= x <= 5 를 만족하는 정수 x의 개수와 동일하다

=> math.floor(a) - math.ceil(b) + 1

✅정답 코드 (Python)

import math
def solution(r1, r2):
    ans = 0

    for i in range(1, r2 + 1):
        # i 보다 r1이 작아 mn의 값이 음수가 되는 것 방지
        if i <= r1:
            mn = math.sqrt(math.pow(r1, 2) - math.pow(i, 2))
        else:
            mn = 0

        mx = math.sqrt(math.pow(r2, 2) - math.pow(i, 2))

        ans += (math.floor(mx) - math.ceil(mn) + 1)

    ans *= 4

    return ans

✅정답 코드 (Java)

package programmers.lv2;
import java.util.*;

public class 두_원_사이의_정수_쌍 {

    class Solution {
        public long solution(int r1, int r2) {
            long ans = 0;

            // x: i일 때 r1원 내부의 정수의 개수
            // cnt = Math.floor((Math.sqrt(Math.pow(r1, 2) - Math.pow(i, 2))))

            for (int i = 1; i <= r2; i++) {
                double mn = Math.sqrt(Math.pow(r1, 2) - Math.pow(i, 2));
                double mx = Math.sqrt(Math.pow(r2, 2) - Math.pow(i, 2));

                ans += (long)Math.floor(mx) - (long)Math.ceil(mn) + 1;
            }
            ans *= 4;

            return ans;
        }
    }
}

[Programmers] 요격 시스템 (Python, Java)

R.silver — Wed, 3 Jul 2024 17:47:39 +0900

문제

https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/181188

프로그래머스

programmers.co.kr

✨핵심 내용

A 나라 미사일: x 축에 평행한 직선 형태의 모양

B 나라 미사일: x 축에 수직 한 직선 형태의 모양, 발사된 미사일은 해당 x 좌표에 걸쳐 있는 모든 미사일 관통 가능
(단, 개구간이기에 s, e에서 발사하는 미사일로는 요격 불가, x가 실수인 곳에서 발사 가능)

해결 아이디어

유형: 그리디, 정렬

구조

1. targets을 e 기준으로 오름차순 정렬

2. targets을 돌며 해당 인덱스[i]의 s가 저장된 인덱스[idx]의 e 보다 크거나 같은지 확인

-> 이전에 등장한 e가 다음에 등장한 s 보다 작다면 둘은 겹치지 않는다 (아래 그림 참조)

3. 조건을 만족한다면 idx를 현재 인덱스로 갱신하고, cnt += 1

✅정답 코드 (Python)

def solution(targets):
	# 1. [0] 기준 정렬
    targets.sort(key=lambda x: (x[1], x[0]))

	# 2. 한 번에 요격할 수 있는지 판단
    idx, cnt = 0, 1 # // 모두 한 번에 요격 가능하면 미사일의 최솟값은 1
    for i in range(1, len(targets)):
    	# 한 번에 요격 불가 (같은 x 상에 있지 않음)
        if targets[idx][1] <= targets[i][0]:
            cnt += 1
            idx = i

    return cnt

✅정답 코드 (Java)

package programmers.lv2;

public class 요격_시스템 {
    import java.util.*;

    class Solution {
        public int solution(int[][] targets) {
            // 1. [0] 기준 정렬
            Arrays.sort(targets, (o1, o2) -> (o1[1] - o2[1]));

            // 2. 한 번에 요격할 수 있는지 판단
            int idx = 0;
            int cnt = 1; // 모두 한 번에 요격 가능하면 미사일의 최솟값은 1

            for (int i = 1 ; i < targets.length; i++){
                // 한 번에 요격 불가 (같은 x 상에 있지 않음)
                if (targets[idx][1] <= targets[i][0]) {
                    idx = i;
                    cnt += 1;
                }
            }
            return cnt;
        }
    }
}

[Programmers] 등굣길 (Python, Java)

R.silver — Tue, 2 Jul 2024 20:54:18 +0900

문제

https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42898

프로그래머스

programmers.co.kr

✨핵심 내용

"오른쪽과 아래쪽"으로만 움직여
집에서 학교까지 갈 수 있는 최단경로의 개수를 "1,000,000,007"로 나눈 나머지 return

해결 아이디어

유형: DP

현재 위치(i, j)에서 경로의 값이 최대가 되려면 왼쪽(i, j-1) 혹은 위(i-1, j)에서 와야 한다

dp 구조

1. dp 정의

- (i, j) 위치까지 올 수 있는 최단 경로의 개수

2. dp 초기화

- 집의 위치: (0, 0)

- 위에서만 접근 가능한 위치 (왼쪽에서 올 수 없는 위치): (i, 0)

- 왼쪽에서만 접근 가능한 위치 (위에서 올 수 없는 위치): (0, j)

3. 점화식

if (웅덩이가 아니면):
	dp[i][j] = dp[i][j-1] + dp[i-1][j]

주의할 것

1. puddles은 행과 열의 위치가 바뀌어 전달된다

2. % 연산을 해서 return 해야 한다 (문제 조건 잘 읽기)

- 연산 중간에 % 연산을 해 주어야 시간 초과가 나지 않는다 (모듈러 연산 법칙 활용)

+) 모듈러 연산 법칙

(A + B) % p = ((A % p) + (B % p)) % p
(A * B) % p = ((A % p) * (B % p)) % p
(A - B) % p = ((A % p) - (B % p) + p) % p

✅정답 코드 (Python)

def solution(m, n, puddles):
    # 0. board 채우기 (1: 웅덩이)
    board = [[0 for _ in range(m)] for _ in range(n)]

    for p in puddles:
        if p != []:
            board[p[1] - 1][p[0] - 1] = 1

    # 1.dp 정의
    dp = [[0 for _ in range(m)] for _ in range(n)]

    # 2. 초기화
    # 2-1. 원점 - 출발 지점에는 웅덩이가 없음
    dp[0][0] = 1

	# 2-2. (i, 0) - 위에서만 올 수 있음
    for i in range(n):
        if board[i][0]:
            break
        dp[i][0] = 1

	# 2-2. (0, j) - 왼쪽에서만 올 수 있음
    for j in range(m):
        if board[0][j]:
            break
        dp[0][j] = 1

    # 3. 점화식
    for i in range(1, n):
        for j in range(1, m):
        	# 왼쪽, 위쪽에서 온 값 더하기
            if not board[i][j]: # 웅덩이라면 
                dp[i][j] = (dp[i][j - 1] + dp[i - 1][j]) % 1000000007
	
    // 4. output
    return dp[n - 1][m - 1] % 1000000007

✅정답 코드 (Java)

class Solution {
    public int solution(int m, int n, int[][] puddles) {
        // 0. board 채우기 (1: 웅덩이)
        int[][] board = new int[n][m];
        if (puddles[0].length > 0){
            for (int i = 0 ; i < puddles.length; i++) {
                board[puddles[i][1] - 1][puddles[i][0] - 1] = 1;
            }
        }        
                
        // 1. dp 정의 
        int[][] dp = new int[n][m];
        
        // 2. 초기화
        // 2-1. 원점 - 출발 지점에는 웅덩이가 없음
        dp[0][0] = 1;
        
        // 2-2. (i, 0) - 위에서만 올 수 있음
        for (int i = 0 ; i < n; i++) {
            if (board[i][0] == 1) {
                break;
            }
            dp[i][0] = 1;
        }
            
        
        // 2-2. (0, j) - 왼쪽에서만 올 수 있음
        for (int j = 0 ; j < m; j++){
            if(board[0][j] == 1) {
                break;
            }
            dp[0][j] = 1;
        }
            
        
        // 3. 점화식 
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            for (int j = 1; j < m; j++) {
                // 왼쪽, 위쪽에서 온 값 더하기
                if (board[i][j] == 0) // 웅덩이라면 비워두기
                    dp[i][j] = (dp[i][j-1] + dp[i-1][j]) % 1000000007;
            }
        }
        
        // debug - 그대로 제출하면 시간 초과 (주의)
        // for (int i = 0 ; i < n; i++) {
        //     for (int j = 0 ; j < m; j++) {
        //         System.out.printf("%d ", dp[i][j]);
        //     }
        //     System.out.println();
        // }
        
        // 4. output
        return dp[n-1][m-1] % 1000000007;
    }
}

[programmers] 정수 삼각형 - Python, Java

R.silver — Mon, 1 Jul 2024 20:46:06 +0900

문제

코딩테스트 연습 - 정수 삼각형 | 프로그래머스 스쿨 (programmers.co.kr)

프로그래머스

programmers.co.kr

✨핵심 내용

- 거쳐간 숫자의 합이 가장 큰 경우 찾기
- 아래 칸으로 이동할 때는 대각선 방향으로 한 칸 "오른쪽 또는 왼쪽"으로만 이동 가능

해결 아이디어

유형: DP

현재 위치(i, j)에서 최댓값이 되려면
왼쪽 위(i-1, j-1) vs 오른쪽 위(i-1, j) 중 어느 방향으로 와야 최댓값이 되는지 찾기

✅정답 코드 (Python)

def solution(triangle):
    n = len(triangle)
    m = len(triangle[n - 1])

    # 1. dp 정의 - (i, j) 위치까지의 경로 중 숫자의 합의 최댓값
    dp = [[0 for _ in range(n)] for _ in range(m)]

    # 2. dp 초기화
    # 2-1. dp[0][0] 초기화
    dp[0][0] = triangle[0][0]

    for i in range(1, n):
        # // 2-2. dp[i][0] 초기화
        dp[i][0] = dp[i - 1][0] + triangle[i][0]
        
        # //2-3. dp[i][cnt] 초기화
        dp[i][i] = dp[i - 1][i - 1] + triangle[i][i]

    # 3. 점화식
    for i in range(2, n):
        for j in range(1, i):
            dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - 1]) + triangle[i][j]

    return max(dp[n - 1])

✅정답 코드 (Java)

class Solution {
    public int solution(int[][] triangle) {
        int n = triangle.length;
        int m = triangle[n-1].length;

        // 1. dp 정의 - (i, j) 위치까지의 경로 중 숫자의 합의 최댓값
        int[][] dp = new int[n][m];

        // 2. dp 초기화
        // 2-1. dp[0][0] 초기화
        dp[0][0] = triangle[0][0];

        for (int i = 1 ; i < n; i++) {
            // 2-2. dp[i][0] 초기화
            dp[i][0] = dp[i-1][0] + triangle[i][0];

            //2-3. dp[i][cnt] 초기화
            dp[i][i] = dp[i-1][i-1] + triangle[i][i];
        }

        // 3. 점화식
        for (int i = 2; i < n; i++) {
            for (int j = 1; j < i; j++) {
                dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j-1], dp[i-1][j]) + triangle[i][j];
            }
        }

        // 4. output
        int mx = 0;
        for (int j = 0; j < m; j++)
            mx = Math.max(mx, dp[n-1][j]);
        return mx;
    }
}

[softeer] 통근버스 출발 순서 검증하기 - python, java

R.silver — Sat, 29 Jun 2024 14:59:18 +0900

문제

Softeer - 현대자동차그룹 SW인재확보플랫폼

softeer.ai

✨핵심 내용

nums[i] < nums[j] and nums[i] > nums[k] 를 만족하는 배열을 찾아 개수를 세기

제약 조건: 3 <= N <= 5000 인 정수

해결 아이디어

1. 3중 for 문 사용 (시간 초과)

모든 가능한 조합을 만들고, if 문으로 문제 조건을 판단 -> O(n^3) 시간 복잡도로 시간 초과!

2. 백트레킹 (시간 초과)

배열의 조합을 백트래킹을 활용하여 만들고 조건 판단 -> O(n^3) 시간 복잡도로 시간 초과!

3. 누적합 (정답)

제약 조건이 3 <= N <= 5000으로 걸려 있기에 O(n^2) 이하 풀이 법을 생각해야 한다.

i와 k의 조합을 기준으로 nums[i]와 nums[k] 사이의 nums[i] 보다 큰 값의 개수를 세는 방법을 사용할 수 있다.

1. nums[i] < nums[k] 라면
nums[k] < nums[i] < nums[j] 라는 조건에는 맞지 않으나
i 이후에 등장하는 nums[i] 보다 큰 수에 해당한다. (bigger += 1)

2. nums[i] > nums[k] 라면
문제의 조건의 일부에 해당한다.
그러나 i 와 k 사이에 등장한 nums[i] 보다 큰 수 (bigger)를 더해 값(ans)을 갱신하는 과정을 통해 문제의 조건을 모두 만족시킬 수 있다.

✅정답 코드 (python)

import sys
n = int(input())
nums = list(map(int, input().split()))
ans = 0

for i in range(n):
    bigger = 0
    for k in range(i + 1, n):
        if nums[i] < nums[k]: # 조건에 안맞음, a[i] 보다 큰 수라는 것만 체크
            bigger += 1
        else: # 조건에 맞음 - 기존에 세었던 a[i] 보다 큰 값들 더해주기
            ans += bigger

print(ans)

✅정답 코드 (java)

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Main {
    static int n;
    static int[] nums;
    static int bigger;
    static long ans; // 자료형 주의!
    
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        // input
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        n = Integer.parseInt(st.nextToken());
        
        nums = new int[n];
        st = new StringTokenizer(br.readLine());
        for(int i = 0 ; i < n; i++){
            nums[i] = Integer.parseInt(st.nextToken());    
        }

        // 누적합
        for(int i = 0 ; i < n; i++) {
            bigger = 0;
            for (int k = i + 1; k < n; k++) {
                if (nums[i] < nums[k]) // 조건에 안맞음, a[i] 보다 큰 수라는 것만 체크
                    bigger += 1;
                else // 조건에 맞음 - 기존에 세었던 a[i] 보다 큰 값들 더해주기
                    ans += bigger;
            }
        }

        // output
        System.out.println(ans);
    }
}

[운영체제] 면접 예상 질문 & 답변 모음 - 인터럽트(interrupt)

R.silver — Wed, 27 Mar 2024 14:03:26 +0900

2. 인터럽트가 무엇인지 설명해 주세요

인터럽트는 cpu의 작업을 방해하는 신호로 명령어 사이클이 끊어지는 상황을 의미합니다.

명령어 사이클: 하나의 명령어를 처리하는 정형화된 흐름

인터럽트는 동기 인터럽트와 비동기 인터럽트로 구분할 수 있습니다

a. 동기 인터럽트
- 예) cpu가 실행하는 프로그램상의 오류
- CPU에 의해 발생하는 인터럽트로 예외 (exception)이라고 부릅니다.
b. 비동기 인터럽트
- 예) cpu가 요구한 작업을 마친 입출력 장치가 보내는 완료 알림
- 예) 입출력 장치가 입력을 받은 후 이를 처리하기 위한 입력 알림
- 주로 입출력 장치에 의해 발생하는 인터럽트로 하드웨어 인터럽트라고 부릅니다.

2-1. 인터럽트는 어떻게 처리하나요

인터럽트 신호가 발생했을 때 cpu는 인터럽트 플래그를 통해 현재 인터럽트를 받아들일 수 있는지 확인합니다.

인터럽트를 받아들일 수 있다면, cpu는 현재 작업을 백업하고, 인터럽트 벡터를 참조하여 인터럽트 서비스 루틴을 실행합니다.

인터럽트 서비스 루틴이 끝나면 cpu는 백업해 둔 작업을 복구하여 실행을 재개합니다.

하드웨어 인터럽트 처리 순서

입출력장치가 cpu로 인터럽트 요청 신호를 보냅니다.
실행 사이클이 끝나고 명령어 인출 전 cpu 인터럽트 여부를 확인합니다.
인터럽트 요청을 확인하고, 인터럽트 플래그를 통해 현재 인터럽트를 받아들일 수 있는지 확인합니다.
인터럽트를 받아들일 수 있다면 cpu는 현재 작업을 백업합니다.
인터럽트 벡터를 참조하여 인터럽트 서비스 루틴을 실행합니다.
인터럽트 서비스 루틴이 끝나면 백업해 둔 작업을 복구하여 실행을 재개합니다.

인터럽트 요청 신호

인터럽트를 요청하는 신호입니다.

인터럽트 요청을 수용하기 위해서는 플래그 레지스터의 인터럽트 플래그가 활성화되어 있어야 합니다.

인터럽트 플래그

하드웨어 인터럽트를 받아들일지 결정하는 플래그입니다.

인터럽트 플래그가 비활성화되어 있다면 인터럽트 요청이 무시됩니다.

그러나 정전, 하드웨어 고장으로 인한 인터럽트 등 막을 수 없는 인터럽트는 우선순위가 높아 플래그에 관계없이 인터럽트가 받아들여집니다.

인터럽트 서비스 루틴 (ISR)

인터럽트를 처리하기 위한 프로그램으로 인터럽트를 처리하는 방법이 담겨 있습니다.

인터럽트 핸들러라고도 불립니다.

cpu가 인터럽트를 처리한다는 것은 인터럽트 서비스 루틴을 실행하고 이전작업으로 다시 돌아온다는 것을 의미합니다.

인터럽트 벡터

인터럽트 서비스 루틴을 식별하기 위한 정보입니다.

인터럽트 벡터로 서비스 루틴의 시작 주소를 알 수 있습니다.

2-2. Polling 방식에 대해 설명해 주세요.

루프를 계속 돌며 시그널이 들어왔는지 확인하는 방식입니다.

구현이 쉽지만, 신호가 들어올 때까지 루프를 돌기에 시스템 자원을 많이 사용합니다.

바쁜 대기라고도 부릅니다.

2-3. HW / SW 인터럽트에 대해 설명해 주세요.

하드웨어 인터럽트

하드웨어 인터럽트는 주로 입출력 장치에 의해 발생하는 인터럽트를 의미합니다.

비동기 방식으로 작동됩니다.

소프트웨어 인터럽트

소프트웨어 인터럽트는 프로그램 코드 혹은 운영체제의 명령어로 발생하는 인터럽트를 의미합니다.

시스템 콜(system call), 트랩(trap)은 소프트웨어 인터럽트의 일종입니다.

동기화 방식으로 작동됩니다.

2-4. 동시에 두 개 이상의 인터럽트가 발생하면, 어떻게 처리해야 하나요?

동시에 인터럽트가 발생하면 cpu는 인터럽트 우선순위를 기준으로 인터럽트를 처리합니다. 이때, 선점형 방식으로 동작합니다.

인터럽트 처리 절차

인터럽트 요청 중 가장 높은 우선순위를 가진 인터럽트를 식별합니다.
현재 작업 중인 작업의 상태를 저장합니다.
우선순위 순서대로 인터럽트 서비스 루틴 혹은 인터럽트 핸들러가 실행됩니다.
인터럽트 처리 중 더 높은 우선순위의 인터럽트가 발생한다면 해당 인터럽트가 처리됩니다. (중첩 인터럽트 처리)
인터럽트 처리가 모두 완료되었다면 이전에 저장한 작업을 복원하여 작업을 재개합니다.

참고한 레포지터리

VSFe/Tech-Interview (github.com)

GitHub - VSFe/Tech-Interview

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github.com

[운영체제] 면접 예상 질문 & 답변 모음 - 시스템 콜(system call)

R.silver — Wed, 28 Feb 2024 21:43:31 +0900

1. 시스템 콜이 무엇인지 설명해 주세요

시스템 콜은 사용자 모드에서 운영체제 서비스를 제공받기 위한 요청으로

시스템 콜 요청시 사용자 모드에서 커널 모드로 전환되어 cpu 자원에 접근할 수 있습니다.

이중 모드: cpu가 명령어를 실행하는 모드를 "사용자 모드"와 "커널 모드"로 구분하는 방식

- 사용자 모드
: 운영체제 서비스를 제공받을 수 없는 실행 모드
: 커널 영역의 코드를 실행할 수 없는 모드 (자원 접근 불가)

- 커널 모드
: 운영체제 서비스를 제공받을 수 있는 실행 모드
: 커멀 영역의 코드를 실행할 수 있는 모드 (자원 접근 명령어 실행 가능)

1-1. 우리가 사용하는 시스템 콜의 예시를 들어주세요

대표적인 시스템 콜으로 fork(), exec(), wait(), exit()가 존재합니다.

- fork()

자식 프로세스를 생성하는 시스템 콜입니다.

fork()를 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로 생성합니다.

이때, 자식 프로세스를 위한 메모리가 새롭게 할당됩니다.

생성된 프로세스는 부모 프로세스의 자원을 상속받습니다. (PID와 저장된 메모리의 위치는 다름)

- exec()

메모리 공간을 다른 프로세스 내용으로 교체하는 시스템 콜입니다.

fork()를 통해 생성된 자식 프로세스는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로세스로 전환됩니다.

메모리가 새롭게 할당되지 않고, exec()을 호출한 프로세스는 새로운 프로세스에 의해 덮어쓰기 됩니다.

- wait()

자식 프로세스가 종료될 때 까지 대기하는 시스템 콜입니다.

해당 함수를 사용하여 부모, 자식의 종료시점을 동시화 시킬 수 있습니다.

프로세스의 종료 상태가 저장되는 항목들은 부모 프로세스가 wait()을 호출할 때까지 남아있다.

좀비(zombie) 프로세스	고아(orhpan) 프로세스
종료되었지만 부모 프로세스가 wait() 함수를 호출하지 않은 프로세스	부모 프로세스가 자식 프로세스가 종료되기 전 먼저 종료되어 wait()을 호출 할 수 없는 프로세스

- exit()

프로세스를 종료하는 시스템 콜입니다.

모든 자원을 반납한 뒤 부로프로세스에게 종료 상태를 나타내는 인자를 전달합니다.

1-2. 시스템 콜이, 운영체제에서 어떤 과정으로 실행되는지 설명해 주세요.

시스템 콜은 소프트웨어 인터럽트 방식으로 실행됩니다.

먼저, 제어가 인터럽트 벡터를 통해 운영체제 내의 서비스 루틴으로 전달됩니다.

이후 커널은 명령을 검사하여 어떤 시스템 콜이 발생하였는지 결정합니다.

사용자가 인수를 통해 전달한 서비스 유형을 확인하고, 서비스 루틴 요청을 수행한 뒤 시스템 콜 다음 명령으로 복귀합니다.

1-3. 시스템 콜의 유형에 대해 설명해 주세요.

시스템 콜의 유형에는 "프로세스 제어", "파일 조작", "장치 조작", "정보 유지 보수", "통신", "보호" 등으로 분류할 수 있습니다.

프로세스 제어(Process Control)

끝내기(end), 중지(abort)
적재(load), 실행(execute)
프로세스 생성(create process)
프로세스 속성 획득과 설정(get process attribute and set process attribute)
시간 대기(wait time)
사건 대기(wait event)
사건을 알림(signal event)
메모리 할당 및 해제 : malloc, free

파일 조작(File Manipulation)

파일 생성(create file), 파일 삭제(delete file)
열기(open), 닫기(close)
읽기(read), 쓰기(write), 위치 변경(reposition)
파일 속성 획득 및 설정(get file attribute and set file attribute)

장치 관리(Devide Management)

장치를 요구(request devices), 장치를 방출release device)
읽기, 쓰기, 위치 변경
장치 속성 획득, 장치 속성 설정
장치의 논리적 부착(attach) 또는 분리(detach)

정보 유지(Information Maintenance)

시간과 날짜의 설정과 획득(time)
시스템 데이터의 설정과 획득(date)
프로세스 파일, 장치 속성의 획득 및 설정

통신(Communication)

통신 연결의 생성, 제거
메시지의 송신, 수신
상태 정보 전달
원격 장치의 부착 및 분리

보호(Protection)

get file Permissions
set file permissions

1-4. 운영체제의 Dual Mode 에 대해 설명해 주세요.

시스템과 시스템 자원을 보호하기 커널모드와 유저모드로 구분하여 실행되는 작업을 구분하는 방식을 의미합니다.

커널 모드

컴퓨터 자원에 직접 접근이 가능한 모드입니다.
하드웨어 명령어, cpu 명령어를 사용할 수 있습니다.

유저 모드

컴퓨터 자원에 직접 접근이 불가능한 모드입니다.
제한된 자원에만 접근할 수 있습니다.
유저 애플리케이션 코드가 실행되는 모드입니다.
커널 모드로 전환을 요청할 수 있습니다.

1-5. 왜 유저모드와 커널모드를 구분해야 하나요?

잘못되거나 악의적인 프로그램으로부터 시스템과 시스템 자원을 보호하기 위해 유저모드와 커널모드를 구분해야 합니다.

(운영체제와 사용자는 컴퓨터 시스템의 자원을 공유합니다.)

1-6. 서로 다른 시스템 콜을 어떻게 구분할 수 있을까요?

각 시스템 콜에는 번호가 할당됩니다.

시스템 콜 인터페이스에서 관리되는 시스템 콜 테이블과 해당 시스템 콜 번호를 매핑하여 해당 함수를 실행합니다.

질문 리스트는 아래 레포지터리를 참고하였습니다.

VSFe/Tech-Interview (github.com)

GitHub - VSFe/Tech-Interview

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[혼공학습단 11기] 혼공 챌린지 완주 후기

R.silver — Thu, 15 Feb 2024 15:33:15 +0900

혼공 학습단 11기 모집

기간: 2024년 1월 2일 ~ 2월 15일 (약 6주)
선택 교재: 혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제
관련 링크: [혼공학습단 11기] 스터디 활동과 도서별 커리큘럼 안내 » 혼자 공부하는 책 (hanbit.co.kr)

[혼공학습단 11기] 스터디 활동과 도서별 커리큘럼 안내

안녕하세요, 한빛미디어 혼공학습단의 ‍♀️혼공족장 ‍♀️입니다. 혼공학습단 활동과 도서별 커리큘럼 안내 드립니다. 11기 활동 기간 1주차: 1월 2일 ~ 1월 7일 2주차: 1월 8일 ~ 1월 14

hongong.hanbit.co.kr

24년 1월 1주차 부터 약 6주간 혼공학습단 11기에 참여했습니다.

본격적인 취업 준비에 앞서 전공 지식을 다시 한번 복습하면 좋을 것 같아 신청하게 되었습니다.

21년에 혼공 학습단 6기에 참여했던 기억도 나서 더 열심히 참여할 수 있었습니다.

혼공 학습단 6기

[혼공 학습단 6기] 혼자 공부하는 자바_나만의 혼공 노트 공유하기 (tistory.com)

[혼공 학습단 6기] 혼자 공부하는 자바_나만의 혼공 노트 공유하기

#혼공챌린지 #혼종자 #혼공단 방학 동안 혼공 챌린지에 참여하며 자바를 공부했던 노트들을 공유합니다. 그동안 작성하여 업로드했던 필기 포스팅은 챌린지 미션과 함께 제출했기에 이전까지

spongerice.tistory.com

역시 혼자 공부하는 것 보다 함께 하는 것이 동기 부여와 목표 달성에 좋은 것 같아요

혼공챌린지 덕분에 중간에 포기하지 않고 한 권의 책을 완독 할 수 있었습니다.

주차별 미션

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 1주차 미션 (tistory.com)

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 1주차 미션

[혼공학습단 11기] 스터디 활동과 도서별 커리큘럼 안내 » 혼자 공부하는 책 (hanbit.co.kr) [혼공학습단 11기] 스터디 활동과 도서별 커리큘럼 안내 안녕하세요, 한빛미디어 혼공학습단의 ‍♀️

spongerice.tistory.com

1주차에는 컴퓨터 구조가 무엇인지, 컴퓨터에 사용되는 데이터와 명령어를 어떤 방식으로 표기하는 방법을 배웠습니다.

기초적인 부분이라 대충 보고 넘어가기 쉬운데 내용을 하나씩 정리하며 탄탄하게 기초를 다질 수 있었습니다.

다음에 학습할 내용들에 기반이 되는 부분이라 꼼꼼하게 공부한 것이 많은 도움이 되었습니다.

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 2주차 미션 (tistory.com)

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 2주차 미션

기본 미션 1. P.125 확인 문제 2번 문제 설명에 맞는 레지스터를 보기에서 찾아 빈칸을 채워보세요 [프로그램 카운터, 명령어 레지스터, 플래그 레지스터, 범용 레지스터] (1): 연산 결과 혹은 CPU 상

spongerice.tistory.com

2주차에는 컴퓨터의 핵심 부품인 cpu에 대해 자세히 공부하는 시간이었습니다.

내부 장치와 작동 원리들을 학습하며 컴퓨터에 더 다가갈 수 있었습니다.

https://spongerice.tistory.com/196

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 3주차 미션

기본 미션 1. P.185 확인 문제 3번 문제 3. 다음 설명을 읽고 SRAM에 대한 설명인지 DRAM에 대한 설명인지 쓰세요. [보기| SRAM, DRAM] - 주로 캐시 메모리로 활용됩니다. [ (1) ] - 주로 주기억장치로 활용됩

spongerice.tistory.com

3주차에는 cpu를 제외한 다른 부품들의 작동 방식에 대해 학습하였습니다.

양이 많아 조금 힘들었지만 그동안 잊고 있던 컴퓨터 장치들에 대해 학습할 수 있어 의미 있던 시간이었습니다.

https://spongerice.tistory.com/200

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 4주차 미션

기본 미션 1. P.304 확인 문제 1번 문제 다음은 프로세스 상태를 보여주는 프로세스 상태 다이어그램입니다. 1부터 5까지 올바른 상태를 적어보세요 정답 생성 상태 준비 상태 실행 상태 종료 상태

spongerice.tistory.com

4주차에는 컴퓨터 구조를 넘어 운영체제를 학습하였습니다.

프로세스, 스레드와 같이 헷갈릴 수 있는 용어를 명확하게 학습하고 스케줄링 방식에 대해 학습하였습니다.

이전 단원에서 cpu의 동작 과정을 학습하였기에 보다 쉽게 이해할 수 있었습니다.

https://spongerice.tistory.com/202

[혼공 학습단 11기] 5주차 미션

기본 미션 p.363 확인 문제 1번 1. 뮤텍스 락과 세마포에 대한 설명으로 옳지 않은 것을 고르세요. ① 뮤텍스 락은 임계 구역을 잠근 뒤 임계 구역에 진입함으로써 상호 배제를 위한 동기화를 이룹

spongerice.tistory.com

5주 차에는 프로세스 동기화와 교착 상태에 대해 학습하였습니다.

예전에 면접에서 교착 상태에 대한 질문에 명확한 답을 하지 못한 경험이 있어서...

다음 면접에서는 반드시 명확하게 이야기해야 한다는 생각으로! 더욱 신경 써서 공부하였습니다.

이젠 자신있게 대답할 수 있습니다!

https://spongerice.tistory.com/205

[혼공 학습단 11기] 6주차 미션

기본 미션 p.400 확인 문제 1번 1. 메모리 할당 방식에 대한 설명으로 올바른 것을 다음 보기에서 찾아 써 보세요. (보기) 최초 적합, 최적 적합, 최악 접합 (①): 최초로 발견한 적재 가능한 빈 공간

spongerice.tistory.com

마지막 주차인 6주 차에는 가상 메모리와 파일 시스템에 대해 학습하였습니다.

가상 메모리 부분은 계산도 복잡하고 꽤나 머리 아픈 부분이라 생각하고 있었는데

쉬운 설명과 그림으로 명확하게 설명되어 있어서 이전보다 수월하게 학습할 수 있었습니다.

6주 동안 한 권의 책을 완독 하며 컴퓨터 구조, 운영체제의 지식을 체계적으로 학습할 수 있었습니다.

그리고 혼공학습단 덕분에 블로그에 학습한 내용을 정리하는 습관이 생긴 것 같아요

종종 공부한 내용을 정리해서 블로그에 올려보려 합니다!

다음 기수가 열린다면 다른 과목으로 한 번 다시 참여하고 싶습니다~

다른 분들이 올리시는 글들 보면서 여러 공부 방식과 접근 방식도 학습할 수 있어서 좋았어요

그리고 혼공족장님께서 각 주차별 미션에 정성스런 댓글도 남겨주시고 간식도 많이 주셔서 더 힘내서 완주할 수 있었습니다.

혼공 챌린지 완전 추천!!

+) 취준생을 위한 깜짝 설 선물 이벤트도 당첨되어 교재도 받았습니다

해당 교재 후기도 조만간에 업로드 하겠습니다.

감사합니다~~

[혼공 학습단 11기] 6주차 미션

R.silver — Thu, 15 Feb 2024 14:15:48 +0900

기본 미션

p.400 확인 문제 1번

1. 메모리 할당 방식에 대한 설명으로 올바른 것을 다음 보기에서 찾아 써 보세요.

(보기) 최초 적합, 최적 적합, 최악 접합

(①): 최초로 발견한 적재 가능한 빈 공간에 프로세스를 배치하는 방식

(②): 프로세스가 적재될 수 있는 가장 큰 공간에 프로세스를 배치하는 방식

(③): 프로세스가 적재될 수 있는 가장 작은 공간에 프로세스를 배치하는 방식

정답

① : 최초 적합

②: 최악 적합

③: 최적 적합

해설

메모리 할당 방식

최소 적합
- 적재할 수 있는 공간을 발견하면 바로 그 공간에 프로세스 배치
- 검색 최소화, 빠른 할당
최적 적합
- 적재할 수 있는 공간 중 가장 작은 공간에 프로세스 배치
최악 적합
- 적재할 수 있는 공간 중 가장 큰 공간에 프로세스 배치

선택 미션

Ch.14(14-3) 프로세스가 사용할 수 있는 프레임이 3개 있고, 페이지 참조열이 '2313523423' 일 때 LRU 페이지 교체 알고리즘으로 이 페이지를 참조한다면 몇 번의 페이지 폴트가 발생하는지 풀어보기

정답

3회

풀이

LRU 페이지 교체 알고리즘 작동 방식

추가 개념 - 페이지 교체 알고리즘

실행할 페이지를 담을 공간을 만들기 위해 기존의 페이지를 보조기억장치로 내보낼 때 사용
찾아낼 페이지를 결정하는 방법

페이지 폴트를 적게 일으킬수록 좋은 알고리즘

페이지 참조열
- 페이지 폴트 횟수를 알 수 있는 정보
- cpu가 참조하는 페이지들 중 연속된 페이지를 생략한 페이지열
- 2 2 2 3 5 5 3 3 7 -> 2 3 5 3 7

FIFO 페이지 교체 알고리즘

메모리에 가장 먼저 올라온 페이지부터 내쫓는 방식

FIFO 페이지 교체 알고리즘

프로그램 내내 사용할 페이지이지만 먼저 적재되어 쫓아내면 좋지 않다

-> 2차 기회 페이지 교체 알고리즘

FIFO 방식에 참조비트를 사용하여 기회를 한 번 더 주는 방식

최적 페이지 교체 알고리즘

CPU에 의해 참조되는 횟수를 고려하는 페이지 교체 알고리즘

오래 남아야 할 페이지: 자주 사용될 페이지

오랫동안 사용되지 않을 페이지: 자주 사용되지 않을 페이지

-> 오랜 기간 머물렀다고 내쫓는 것은 비합리적

최적 페이지 교체 알고리즘

가장 낮은 페이지 폴트율을 보장함

그러나 실제 구현이 어렵다 (앞으로 사용하지 않을 페이지를 고려하기가 불가능에 가까움)

LRU 페이지 교체 알고리즘

가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 교체하는 알고리즘

LRU 페이지 교체 알고리즘

[혼공컴운] chapter 14. 가상 메모리

R.silver — Thu, 15 Feb 2024 14:05:42 +0900

14-1. 연속 메모리 할당

- 연속 메모리 할당: 프로세스에 연속적인 메모리 공간을 할당하는 것

스와핑

현재 실행되지 않는 프로세스를 쫓아내고 생긴 빈 공간에 다른 프로세스를 적재하여 실행하는 방식

- 스왑 영역: 프로세스들이 쫒겨나는 보조기억장치의 일부 영역

- 스왑 아웃: 현재 실행되지 않는 프로세스가 스왑 영역으로 옮겨지는 것

- 스왑 인: 스왑 영역에 있던 프로세스가 다시 메모리로 옮겨오는 것 (이전과 다른 메모리 주소에 적재될 수 있음)

-> 실제 메모리 크기보다 요구하는 메모리가 클 때 활용 가능

스와핑

메모리 할당

최소 적합
- 적재할 수 있는 공간을 발견하면 바로 그 공간에 프로세스 배치
- 검색 최소화, 빠른 할당
최적 적합
- 적재할 수 있는 공간 중 가장 작은 공간에 프로세스 배치
최악 적합
- 적재할 수 있는 공간 중 가장 큰 공간에 프로세스 배치

외부 단편화

프로세스를 연속으로 할당 할 때 생기는 문제

프로세스 외부에 생기는 빈 공간 (적재할 프로세스의 크기보다 작아 적재가 불가능) -> 메모리 낭비

해결 방법
- 1. 메모리 압축 (메모리 조각 모음) : 여기저기 흩어져 있는 공간을 하나로 모으는 방식
  - 많은 오버헤드, 시스템 중지
- 2. 페이징/세그멘테이션 기법

14-2. 페이징을 통한 가상 메모리 관리

실행할 프로그램의 일부만 메모리에 적재하여 실제 크기보다 더 큰 프로세스를 실행할 수 있게 하는 기술

페이징이란

메모리와 프로세스를 일정한 단위로 자르고, 메모리에 불연속적으로 할당하는 방식

페이지
- 프로세스의 논리 주소 공간을 일정한 크기로 자른 것
프레임
- 메모리의 주소 공간을 페이지 크기로 자른 것

=> 프로세스를 페이지 단위로 자르고, 메모리를 프레임 단위(페이지와 동일)로 자르고

페이지를 프레임에 할당하는 방식

프로세스 전체가 스와핑 되는 것이 아니라 페이지 단위로 스와핑된다

페이지 테이블

물리 주소에 불연속적으로 배치되더라도 논리 주소에는 연속적으로 배치되도록 사용하는 테이블

페이지 번호와 프레임 번호를 짝지어 주는 테이블

-> 페이지가 어디에 적재되었는지 찾을 수 있음

페이지 테이블 베이스 레지스터 (PTBR)
- 페이지 테이블이 적재된 메모리 공간을 담은 레지스터
  페이지 프레임 레지스터
TLB
- 페이지 테이블 캐시
- 페이지 테이블의 일부를 참조 지역성에 근거하여 저장
- 페이지 테이블을 메모리에 두었을 때 메모리 접근 시간이 두 배로 늘어나는 것을 막는 방법 (1. 페이지 테이블 보기, 2. 프레임 접근하기)
TLB 히트
- 발생한 논리주소에 대한 페이지 번호가 TLB에 있을 경우
- 메모리에 접근하지 않아도 된다
TLB 미스
- TLB에 페이지 번호가 없어 메모리 내의 페이지 테이블에 접근하는 경우

내부 단편화

페이지 크기 보다 프로세스가 작을 때 나타나는 메모리 낭비

항상 페이지 크기보다 작은 크기로 발생

페이징에서의 주소 변환

1. 접근하고자 하는 페이지/프레임

2. 해당 주소가 얼마나 떨어져 있는지

특정 주소에 접근하려면 이 두 가지 정보가 필요함

페이지 번호
- 접근할 페이지 번호
- 어떤 프레임에 할당 되었는지 알 수 있음
변위
- 접근 주소가 프레임의 시작 번지로부터 얼마나 떨어져 있는지

=> 논리 주소 <페이지 번호, 변위> -> 물리 주소 <프레임 번호, 변위>로 변환

프레임 번호 시작 주소 + 변위 => 실제로 적재되어 있는 공간

페이지 테이블 엔트리

페이지 테이블의 각각의 행동

유효 비트
- 해당 페이지 접근 가능 여부 제공
- 0: 적재 x, 1: 적재 o
- 페이지 폴트 : 적재되어 있지 않은 페이지로 접근할 때 발생하는 예외
  - 인터럽트와 유사한 방식으로 처리
보호 비트
- 읽고 쓰기 가능 여부 제공
- rwx
참조 비트
- cpu가 접근한 적 있는지 여부 제공
- 1: 접근 한 적 있음, 0: 접근한 적 없음
수정 비트 (더티 비트)
- 해당 페이지에 데이터를 쓴 적이 있는지
- 1: 변경 된 적 있음, 0: 변경된 적 없음
- 페이지가 메모리에서 사라질 때 보조기억장치에 쓰기 작업을 해야 하는지 알려주는 역할

14-3. 페이지 교체와 프레임 할당

요구 페이징

필요한 페이지만을 메모리에 적재하는 기법

1. cpu 가 특정 페이지에 접근하는 명령어 실행

2. 해당 페이지가 현재 메모리에 있을 경우 cpu는 페이지가 적재된 프레임에 접근한다

3. 해당 페이지가 현재 메모리에 없을 경우 페이지 폴트가 발생한다

4. 페이지 폴트를 처리한다 (해당 페이지를 메모리로 적재하고, 유효 비트를 1로 설정한다)

5. 1번 부터 다시 수행한다

순수 요구 페이징
- 아무런 페이지도 메모리에 적재하지 않고 실행부터 하는 것
- 첫 명령어 부터 페이지 폴트 발생
- 적재 이후로는 페이지 폴트 발생 빈도가 낮아짐

페이지 교체 알고리즘

실행할 페이지를 담을 공간을 만들기 위해 기존의 페이지를 보조기억장치로 내보낼 때 사용
찾아낼 페이지를 결정하는 방법

페이지 폴트를 적게 일으킬수록 좋은 알고리즘

페이지 참조열
- 페이지 폴트 횟수를 알 수 있는 정보
- cpu가 참조하는 페이지들 중 연속된 페이지를 생략한 페이지열
- 2 2 2 3 5 5 3 3 7 -> 2 3 5 3 7

FIFO 페이지 교체 알고리즘

메모리에 가장 먼저 올라온 페이지부터 내쫓는 방식

FIFO 페이지 교체 알고리즘

프로그램 내내 사용할 페이지이지만 먼저 적재되어 쫓아내면 좋지 않다

-> 2차 기회 페이지 교체 알고리즘

FIFO 방식에 참조비트를 사용하여 기회를 한 번 더 주는 방식

최적 페이지 교체 알고리즘

CPU에 의해 참조되는 횟수를 고려하는 페이지 교체 알고리즘

오래 남아야 할 페이지: 자주 사용될 페이지

오랫동안 사용되지 않을 페이지: 자주 사용되지 않을 페이지

-> 오랜 기간 머물렀다고 내쫓는 것은 비합리적

최적 페이지 교체 알고리즘

가장 낮은 페이지 폴트율을 보장함

그러나 실제 구현이 어렵다 (앞으로 사용하지 않을 페이지를 고려하기가 불가능에 가까움)

LRU 페이지 교체 알고리즘

가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 교체하는 알고리즘

LRU 페이지 교체 알고리즘

스래싱과 프레임 할당

페이지 폴트가 자주 발생하는 이유

1. 나쁜 페이지 교체 알고리즘

2. 프로세스가 사용할 수 있는 프레임 수가 적을 때

스래싱

페이징에 소요되는 시간이 프로세스가 실제 실행되는 시간보다 커 성능이 저해되는 문제

멀티프로그래밍의 정도
- 메모리에서 동시에 실행되는 프로세스의 수

프레임 할당 방식
- 프로세스들이 무리없이 실행될 수 있는 최소한의 프레임 수를 파악하여 할당하는 방식
- 균등 할당 (정적 할당)
  - 모든 프로세스에게 동일한 개수의 프레임을 할당
- 비례 할당 (정적 할당)
  - 프로세스의 크기에 비례하여 프레임을 할당
- 작업 집합 모델 (동적 할당)
  - 프로세스가 일정 기간 동안 참조한 페이지 집합 (작업 집합)을 기억하여 프레임 할당
- 페이지 폴트 빈도
  - 페이지 폴드율이 높으면 해당 프로세스는 너무 적은 프레임을 가지고 있는 것 (폴트의 상한과 하한을 정함)
  - 해당 내용을 기반으로 프레임 할당

[혼공컴운] chapter 13. 교착 상태

R.silver — Mon, 5 Feb 2024 15:22:47 +0900

13-1. 교착 상태란

- 교착 상태: 두 개 이상의 프로세스가 자원을 기다리며 진행이 멈춰 버리는 현상

식사하는 철학자 문제

동그란 원탁에 5명의 철학자, 5개의 음식, 5개의 포크

음식은 2개의 포크로 먹을 수 있음

식사 진행 순서

1. 왼쪽 포크가 사용 가능하면 집어 든다

2. 오른쪽 포크가 사용 가능하면 집어 든다

3. 포크 2개를 집어 들면 정해진 시간 동안 식사를 한다

4. 식사 시간이 끝나면 오른쪽 포크를 내려놓는다

5. 왼쪽 포크를 내려 놓는다

6. 1 ~ 5 과정을 반복한다

이러한 과정으로 식사를 한다고 했을 때

모든 철학자가 동시에 포크를 들어 식사를 하면 어떤 철학자도 식사를 할 수 없다

즉, 모든 철학자는 다른 철학자가 포크를 내려놓을 때까지 기다려야 한다

프로세스 / 스레드	자원	대기	임계 구역
철학자	포크	생각	포크

자원 할당 그래프

교착 상태를 단순하게 표현하는 그래프

어떤 프로세스가 어떤 자원을 사용하고 있고 대기하는지를 표현

1. 원: 프로세스, 사각형: 자원의 종류

2. 점: 사용할 수 있는 자원의 개수는 사각형 내에 점으로 표현

3. 화살표 (자원 -> 프로세스): 자원을 사용중일 때

4. 화살표 (프로세스 -> 자원): 자원을 대기 중일 때

식사하는 철학자 문제 자원 할당 그래프

=> 교착 상태가 일어난 그래프는 자원 할당 그래프가 원의 형태를 띤다

교착 상태 발생 조건

1. 상호 배제

2. 점유와 대기

3. 비선점

4. 원형 대기

1. 상호 배제

한 프로세스가 사용하는 자원을 다른 프로세스가 사용할 수 없을 때

2. 점유와 대기

자원을 할당받은 상태에서 다른 자원을 할당받기를 기다리는 상태

3. 비선점

다른 프로세스의 자원을 강제로 빼앗을 수 없는 상태

4. 원형 대기

프로세스들이 원의 형태로 자원을 대기하는 것

13-2. 교착 상태 해결 방법

예방, 회피, 검출, 회복

교착 상태 예방

교착 상태 필요 조건 4가지 중 하나를 충족하지 못하게 하면 된다

1. 상호 배제 제거

모든 자원을 사용 가능하게 만든다 (현실적으로는 힘듦)

2. 점유 대기 제거

포크를 두 개 동시에 들게 하거나, 아예 들지 못하게 하는 것

-> 한 프로세스에 필요한 자원을 몰아주는 방식으로 동작

필요해도 대기해야 하고, 사용하지 않으면서 오래 할당받는 자원을 다수 양산하기에 활용률이 낮음

자원을 많이 사용하는 프로세스가 불리해짐 (기아 발생 가능)

3. 비선점 제거

이용중인 프로세스에서 자원을 뺏을 수 있음

교착 상태는 일어나지 않음

선점하여 사용할 수 있는 자원에 대해서는 효과적 (cpu) 그러나 범용성이 떨어짐

4. 원형 대기 제거

모든 자원의 번호를 붙이고, 오름차순으로 자원 할당

5번 포크를 집어 들고 1번 포크를 집어 들 수 없음

수많은 자원에 번호를 붙이는 건 쉽지 않음, 자원의 활용률이 떨어질 수 있음

=> 교착 상태 발생 조건을 제거하여 방지하는 방식은 여러 부작용이 생긴다

교착 상태 회피

교착 상태를 한정된 자원의 무분별한 할당으로 인해 발생한다고 간주하여 문제 해결 (방지)

프로세스에 배분할 수 있는 자원의 양을 고려하여 교착 상태가 발생하지 않을 정도로 자원을 배분하는 방식

- 안전 상태: 교착 상태가 발생하지 않고, 모든 프로세스가 정상적으로 자원을 할당받고 종료될 수 있는 상태

- 불안전 상태: 교착 상태가 발생할 수도 있는 상황

- 안전 순서열: 교착 상태 없이 안전하게 프로세스들에 자원을 할당할 수 있는 순서

- 안전 상태: 안전 순서열대로 자원을 배분하여 교착 상태가 발생하지 않는 상태

- 불안전 상태: 안전 순서열이 없는 상태, 교착 상태 발생 가능

교착 상태 검출 후 회복

교착 상태 발생을 인정하고 조치하는 방법

1. 선점을 통한 회복

교착 상태가 해결될 때 까지 한 프로세스씩 자원을 몰아주는 방식

2. 프로세스 강제 종료를 통한 회복

가장 확실한 방법

- 모두 강제 종료 (모든 작업 내역 잃을 수 있음)

- 교착 상태가 없어질 때 까지 하나씩 강제 종료 (교착 상태 확인 시 오버헤드 발생)

3. 타조 알고리즘

교착 상태 무시

드물게 발생하는 잠재적 문제를 무시로 대처

[혼공 학습단 11기] 5주차 미션

R.silver — Mon, 5 Feb 2024 14:20:59 +0900

기본 미션

p.363 확인 문제 1번

1. 뮤텍스 락과 세마포에 대한 설명으로 옳지 않은 것을 고르세요.

① 뮤텍스 락은 임계 구역을 잠근 뒤 임계 구역에 진입함으로써 상호 배제를 위한 동기화를 이룹니다.

② 세마포는 공유 자원이 여러 개 있는 상황에서도 이용할 수 있습니다.

③ 세마포를 이용해 프로세스 실행 순서 제어를 위한 동기화도 이룰 수 있습니다.

④ 세마포를 이용하면 반드시 바쁜 대기를 해야 합니다.

정답

④ 세마포를 이용하면 반드시 바쁜 대기를 해야 합니다.

해설

① 뮤텍스 락은 임계 구역을 잠근 뒤 임계 구역에 진입함으로써 상호 배제를 위한 동기화를 이룹니다.

- 뮤텍스 락은 자물쇠를 이용하여 임계 구역에 진입하는 방식으로 상호 배제를 위한 동기화를 이룸

- 잠그고 -> 사용하고 -> 풀고

② 세마포는 공유 자원이 여러 개 있는 상황에서도 이용할 수 있습니다.

- 세마포: 공유 자원이 여러 개 있는 일반적인 상황에 활용 가능

- 사용 가능한 공유 자원의 개수를 나타내는 전역 변수 s 사용

③ 세마포를 이용해 프로세스 실행 순서 제어를 위한 동기화도 이룰 수 있습니다.

- 사용 가능 자원 개수를 0으로 두고

- 먼저 실행 할 프로세스 뒤에 signal 함수, 다음에 실행될 프로세스 앞에 wait 함수 작성

- wait으로 대기를 걸기에 먼저 실행될 수 없다

④ 세마포를 이용하면 반드시 바쁜 대기를 해야 합니다.

[세마포를 통한 빠른 대기 문제 해결 방법]

바쁜 대기 시 cpu 주기가 낭비된다

-> wait() 함수에서 사용할 수 있는 자원이 없을 경우, 해당 프로세스 상태를 대기로 전환

-> 해당 프로세스의 PCB를 세마포어 대기 큐에 넣음

-> 한 프로세스 작업이 끝나고 signal()이 호출되면

-> 대기중인 프로세스를 대기 큐에서 제거하고 프로세스 상태를 준비 큐로 바꾼 뒤 준비큐로 옮김

# 빠른 대기 문제 해결 

def wait():
	s -= 1 # 확인 전 감소 
    if (s < 0): # 사용할 수 있는 자원이 없음 
    	add this process to Queue # PCB를 대기 큐에 삽입 
        sleep(); # 대기 상태 
        
def signal():
	s += 1 
	if (s <= 0): # 먼저 감소시키고, 증가시켜서 0이 될 수 있음 (프로세스 3개, s: 2 생각해보기) 
    	remove a process p from Queue # 대기큐에서 프로세스 제거 
        wakeup(p) # 대기 -> 준비

선택 미션

Ch12(12-1) 임계 구역, 상호 배제 개념을 정리하기

공유 자원과 임계 구역

공유 자원: 전역 변수, 파일. io 장치, 보조기억장치 등 공유되는 자원

임계 구역: 동시에 실행하면 문제가 발생하는 코드에 접근하는 코드 영역

레이스 컨디션: 임계구역 코드를 동시 다발적으로 실행하여 문제가 발생하는 경우 (데이터 일관성 문제 발생)

두 개 이상의 프로세스가 임계 구역에 진입하려면 대기가 필요

임계 구역 문제 해결 원칙

1. 상호 배제: 한 프로세스가 임계 구역에 들어갔다면 다른 프로세스는 임계구역에 들어갈 수 없다

2. 진행: 임계 구역에 어떤 프로세스도 진입하지 않았다면 진입할 수 있다

3. 유한 대기: 임계 구역에 진입하고 싶다면 언젠가는 임계 구역에 들어갈 수 있다 (무한정 대기 X)

임계 구역 문제 해결 방법

1. 뮤텍스 락

- 락을 걸고, 임계 구역에 진입하고, 락을 해제

2. 세마포어

- 임계 구역이 여러 개 일 때 사용 가능

- 대기/진입 확인 후, 임계 구역에 진입하고, 사용 후 신호 보내기

3. 모니터

- 조건 변수를 활용하여 동기화

- 공유 자원과 접근 인터페이스를 묶어 관리

[혼공컴운] chapter 12. 프로세스 동기화

R.silver — Mon, 5 Feb 2024 14:06:29 +0900

12-1. 동기화란

동기화 목적: 협력하는 프로세스들의 실행 순서와 자원의 일관성을 보장하기 위해

동기화의 의미

협력적인 프로세스를 올바르게 실행하기 위해서 프로세스 사이의 수행 시기를 맞추는 것

- 프로세스 동기화: 프로세스 사이의 수행 시기를 맞추는 것

1. 실행 순서 제어 동기화: 올바른 순서대로 실행

2. 상호 배제 동기화: 동시 접근 불가 프로세스에 한 프로세스만 접근

1. 실행 순서 제어를 위한 동기화

읽고, 쓰는 프로세스가 있을 때

읽기 프로세스는 쓰기 프로세스 뒤에 와야 한다

2. 상호 배제를 위한 동기화

동시에 접근해서는 안 되는 자원에 동시에 접근하지 못하게 하는 것

한 프로세스가 올바르게 종료되지 않고 다른 프로세스가 접근한다면 올바르지 못한 값이 나올 수 있음

process A: 2만 원 입금, process B: 5만 원 입금, 현재 잔액: 10만 원

각 프로세스는 잔액 읽기 -> 입금 -> 저장의 과정을 거침
만약 A 프로세스가 입금 중이고 저장 과정을 거치지 않았는데

B 프로세스가 작업을 시작한다면

2만원 입금 (A프로세스 작업)이 제대로 실행되지 않음

=> 동시에 접근해서는 안된다

생산자와 소비자 문제

생산자 프로세스: 물건을 계속 생산하는 프로세스 (총합 += 1)

소비자 프로세스: 물건을 계속 소비하는 프로세스 (총합 -= 1)

총합: 공유되는 데이터

해당 과정을 코드로 작성한 뒤 여러 번 반복 실행하면 올바른 결과를 받지 못할 수 있다

=> 프로세스가 제대로 동기화 되지 않았기 때문! (동시에 접근하면 안 되는 자원에 동시에 접근했기에 발생한 문제)

(생산자의 작업이 끝나기 전에 소비하고, 소비자의 작업이 끝나기 전에 생산했기 때문)

공유 자원과 임계 구역

공유 자원: 전역 변수, 파일. io 장치, 보조기억장치 등 공유되는 자원

임계 구역: 동시에 실행하면 문제가 발생하는 코드에 접근하는 코드 영역

레이스 컨디션: 임계구역 코드를 동시 다발적으로 실행하여 문제가 발생하는 경우 (데이터 일관성 문제 발생)

두 개 이상의 프로세스가 임계 구역에 진입하려면 대기가 필요

임계 구역 문제 해결 원칙

1. 상호 배제: 한 프로세스가 임계 구역에 들어갔다면 다른 프로세스는 임계구역에 들어갈 수 없다

2. 진행: 임계 구역에 어떤 프로세스도 진입하지 않았다면 진입할 수 있다

3. 유한 대기: 임계 구역에 진입하고 싶다면 언젠가는 임계 구역에 들어갈 수 있다 (무한정 대기 X)

12-2. 동기화 기법

뮤텍스 락

탈의실의 자물쇠 기능을 구현한 것

상호 배제를 위한 동기화 도구

임계 구역에 들어가는 프로세스는 뮤테스 락으로 임계 구역에 들어갔음을 알릴 수 있고, 잠겨있다면 대기, 열려있다면 진입할 수 있다

lock = True # 자물쇠- 전역 변수 
aquire() # 임계 구역 잠그기 
release() # 임계 구역 잠금 해제

###### 
# aquire() - 임계 구역에 들어가기 전 호출
# 1. 잠겨 있다면, 열릴때까지 반복적으로 확인 
# 2. 열려 있다면, 임계 구역 잠그기 
def acquire():
	while (look == True): # 열릴때까지 확인 
    ...
    lock = True # 잠그기


# release() - 임계 구역에서 작업 후 호출
# 1. 잠금 해제 
def release():
	lock = False # 잠금 해제 

###### 
# acquire(), release()를 임계 구역 전후로 호출함으로써 하나의 프로세스만 임계 구역에 진입 가능 

acquire() # 진입 전 
# 임계 구역 
relese() # 진입 후

임계 구역 보호 과정 (뮤텍스 락)

임계 구역에 진입 불가 - 락 획득 불가 (대기)
임계 구역 진입 가능 - 락 획득 가능 (임계 구역 잠그고 작업 진행)
임계 구역 빠져 나올 때 - 락 해제

- 바쁜 대기: 락이 풀릴 때까지 계속 반복하며 확인하는 것 (while (look == True):)

세마포어

공유 자원이 여러 개 있는 상황에서도 적용이 가능한 동기화 도구

stop, go 신호로 관리

뮤텍스 락 보다 일반화된 방식의 동기화 방식

(뮤텍스 락은 하나의 공유 자원에 접근하는 프로세스에 사용)

공유 자원이 여러 개 있을 경우 여러 개의 프로세스가 각각 공유 자원에 접근이 가능해야 한다 (각 공유 자원에는 하나만 접근 가능해도) - 탈의실이 3개 있는 경우 떠올리기

s = 0 # 사용 가능한 공유 자원의 개수 - 임계 구역에 진입할 수 있는 프로세스의 개수 
wait() # 들어가도 되는지, 대기해야 하는지 알려주는 함수 
signal() # 임계 구역 앞에서 대기하는 프로세스에게 go 신호를 주는 함수 

#####
wait() # 임계 구역 진입 전 호출 
# 임계 구역 
signal() # 임계 구역 진입 후 호출 

##### 
def wait():
 	# 임계 구역에 진입할 수 있는 프로세스의 개수가 0 이하면, 사용 가능 자원 반복확인	
	while s <= 0:
    	continue
    s -= 1 # s가 1 이상이면, s를 하나 감소시키고 임계 구역 진입 
    
    
 def signal():
 	s += 1 # 작업 종료 후 s 1 증가

2개의 자원에 3개의 프로세스 p1, p2, p3가 접근한다면

1. p1 wait() 실행, 현재 s : 2 -> s -= 1 -> 임계 구역 진입

2. p2 wait() 실행, 현재 s:1 -> s -= 1 -> 임계 구역 진입

3. p3 wait() 실행, 현재 s: 0 (진입 불가) -> 무한히 반복하며 s 확인

4. p1 작업 종료 후 signal() 호출 -> s+= 1

5. p3 s > 0 확인 -> s -= 1 -> 임계 구역 진입

...

빠른 대기 문제 해결 방법

바쁜 대기 시 cpu 주기가 낭비된다

-> wait() 함수에서 사용할 수 있는 자원이 없을 경우, 해당 프로세스 상태를 대기로 전환

-> 해당 프로세스 PCB를 세마포어 대기 큐에 넣음

-> 한 프로세스 작업이 끝나고 signal()이 호출되면

-> 대기중인 프로세스를 대기 큐에서 제거하고 프로세스 상태를 준비 큐로 바꾼 뒤 준비큐로 옮김

# 빠른 대기 문제 해결 

def wait():
	s -= 1 # 확인 전 감소 
    if (s < 0): # 사용할 수 있는 자원이 없음 
    	add this process to Queue # PCB를 대기 큐에 삽입 
        sleep(); # 대기 상태 
        
def signal():
	s += 1 
	if (s <= 0): # 먼저 감소시키고, 증가시켜서 0이 될 수 있음 (프로세스 3개, s: 2 생각해보기) 
    	remove a process p from Queue # 대기큐에서 프로세스 제거 
        wakeup(p) # 대기 -> 준비

세마포어로 프로세스 순서 제어하는 방법

s = 0 으로 두고

먼저 실행 할 프로세스 뒤에 signal 함수

다음에 실행할 프로세스 앞에 wait 함수

wait이 있기 때문에 먼저 실행될 수 없음

모니터

공유 자원과 공유 자원에 접근하기 위한 인터페이스를 묶어 관리

프로세스는 반드시 인터페이스를 통해서만 자원 접근 가능

모니터를 통해 공유 자원에 접근하려 하는 프로세스를 큐에 삽입하고, 순서대로 자원을 이용할 수 있도록 함

- 조건 변수: 프로세스, 스레드의 실행 순서를 제어하기 위해 사용

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 4주차 미션

R.silver — Tue, 30 Jan 2024 20:03:31 +0900

기본 미션

1. P.304 확인 문제 1번

문제

다음은 프로세스 상태를 보여주는 프로세스 상태 다이어그램입니다. 1부터 5까지 올바른 상태를 적어보세요

정답

생성 상태
준비 상태
실행 상태
종료 상태
대기 상태

해설

프로세스 상태

1. 생성 상태 (new)

프로세스를 생성중인 상태
메모리에 적재되어 PCB를 할당 받은 상태
실행할 준비가 되면 준비 상태로 이동

2. 준비 상태 (ready)

cpu 할당 차례를 기다리는 상태

3. 실행 상태 (running)

cpu를 할당 받아 실행중인 샅애
할당된 시간 동안만 cpu 사용 가능
할당된 시간을 모두 사용한다면 다시 준비 상태로 이동

4. 대기 상태 (blocked)

입출력장치의 작업을 기다리는 상태
입출력 작업이 완료되면 준비 상태로 변경

5. 종료 상태 (terminated)

프로세스가 종료된 상태
PCB, 프로세스가 사용한 메모리 정리

선택 미션

Ch.11(11-2) 준비 큐에 A,B,C,D 순으로 삽입되었다고 가정했을 때, 선입 선처리 스케줄링 알고리즘을 적용하면 어떤 프로세스 순서대로 CPU를 할당받는지 풀어보기

정답

A -> B -> C -> D

해설

선입 선처리 스케줄링 방식은 준비 큐에 삽입된 순서대로 프로세스들을 처리하는 방식으로 가장 먼저 삽입된 A 프로세스부터 순서대로 CPU를 할당 받는다

FCFS 스케줄링

준비 큐에 삽입된 순서대로 프로세스들을 처리하는 비선점형 스케줄링
프로세스 대기 시간이 매우 길어질 수 있음
- 호위 효과
CPU를 오래 사용하는 프로세스가 먼저 도착하여 다른 프로세스의 대기 시간이 기다리는 현상
예) 2ms 를 실행하기 위해 22ms 대기

[혼공컴운] chapter 11. CPU 스케줄링

R.silver — Tue, 30 Jan 2024 19:57:51 +0900

11-1. CPU 스케줄링 개요

운영체제가 프로세스들에게 CPU 자원을 배분 하는 것
PCB에 명시되어 있음

프로세스 우선순위

우선순위가 높은 프로세스를 먼저 처리하는 것이 효율적

입출력 집중 프로세스

입출력이 많은 프로세스 
예) 비디오 재생, 디스크 백업 등
실행 상태보다 입출력을 위한 대기 상태에 많이 머무름

CPU 집중 프로세스
CPU 작업이 많은 프로세스
예) 수학연산, 컴파일, 그래픽 처리 등
대기 상태보다 실행 상태에 많이 머무름
CPU 버스트
CPU를 사용하는 작업
입출력 버스트
```
입출력장치를 기다리는 작업
```

CPU 집중 프로세스와 입출력 집중 프로세스가 동일한 빈도로 CPU를 사용하는 것은 비합리적
입출력 집중 프로세스를 빨리 실행시켜 입출력 장치를 끊임없이 작동시키고 CPU 집중 프로세스에 집중적으로 CPU를 할당하는 것이 더 효율적
입출력 작업을 완료하기 전까지 입출력 집중 프로세스는 대기 상태이기 때문

스케줄링 큐

프로세스들을 순서대로 줄 세우는 것
이때 큐 사용

준비 큐
```
CPU를 이용하고 싶은 프로세스들이 서는 줄 
```
- 대기 큐
  입출력장치를 이용하기 위해 대기 상태에 접어든 프로세스들이 서는 줄
  OS는 PCB들이 큐에 삽입된 순서대로 꺼내어 실행하되, 우선순위가 높은 프로세스를 먼저 실행
  선점형과 비선점형 스케줄링

선점형 스케줄링

운영체제가 프로세스로부터 자원을 강제로 빼앗아 다른 프로세스에 할당할 수 있는 방식 
자원 독점을 막고 자원을 골고루 배분 할 수 있다 
문맥 교환 과정에서 오버헤드 발생

비선점형 스케줄링

프로세스가 종료되거나 스스로 대기 상태에 접어들기 전까지 다른 프로세스가 끼어들 수 없는 방식 
문백 교환에서 발생하는 오버헤드가 적다 
골고루 자원을 사용할 수 없다 \

11-2. CPU 스케줄링 알고리즘

스케줄링 알고리즘의 종류

1. FCFS 스케줄링

선입 선처리 스케줄
준비 큐에 삽입된 순서대로 프로세스들을 처리하는 비선점형 스케줄링
프로세스 대기 시간이 매우 길어질 수 있음

호위 효과
CPU를 오래 사용하는 프로세스가 먼저 도착하여 다른 프로세스의 대기 시간이 기다리는 현상
예) 2ms 를 실행하기 위해 22ms 대기

2. SJF 스케줄링

최단 작업 우선 스케줄링
준비 큐에 삽입된 프로세스 중 CPU 사용 시간의 길이가 가장 짧은 프로세스부터 실행하는 방식
호위 효과를 방지할 수 있음
기본적으로 비선점형이지만, 선점형으로 구현할 수도 있음

3. RR 스케줄링

라운드 로빈 스케줄링
FCFS + 타임 슬라이스
타임 슬라이스
```
CPU를 사용할 수 있는 시간
```
입력 순서대로 정해신 시간(타임 슬라이스)만큼만 CPU를 사용할 수 있는 선점형 스케줄링 방식
프로세스가 완료되지 않았다면 큐의 맨 뒤에 삽입

4. SRT 스케줄링

최소 잔여 시간 우선 스케줄링
SJF + RR
잔여시간이 짧은 프로세스부터 실행하되, 타임 슬라이스만큼만 CPU 사용 가능

5. 우선순위 스케줄링

프로세스에 우선순위를 부여하고 가장 높은 우선순위 프로세스부터 실행
우선순위가 같으면 FCFS
SJF, SRT 은 우선순위 스케줄링의 일종
기아 현상
우선순위가 낮은 프로세스는 실행이 계속 연기될 수 있음
에이징
기아현상을 방지하기 위한 대표적인 방식
오래 대기한 프로세스의 우선순위를 높이는 방식

6. 다단계 큐 스케줄링

우선순위 스케줄링의 발전된 형태
우선순위별로 준비큐를 여러 개 사용하는 방식
프로세스 유형별로 우선순위를 구분하여 실행하는 것이 편리해짐
각 큐에서 적절한 스케줄링 방식을 활용할 수 있음

7. 다단계 피드백 큐 스케줄링

다단계 큐 스케줄링의 발전된 형태 (기아현상 방지)
프로세스가 큐 사이를 이동할 수 있음
새롭게 준비 상태가 된 프로세스가 있다면 우선순위가 가장 높은 우선순위 큐에 삽입되고 타임 슬라이스 동안 실행
해당 큐에서 끝마치지 못했다면 다음 우선순위큐에 삽입 (점점 우선순위가 낮아짐)
낮은 우선순위 큐에서 기아 현상이 발생했다면 우선순위가 높은 큐로 이동시키는 에이징 방식을 활용할 수 있다

[혼공컴운] chapter 10. 프로세스와 스레드

R.silver — Tue, 30 Jan 2024 19:56:43 +0900

10-1. 프로세스 개요

포그라운드 프로세스
사용자가 볼 수 있는 공간에서 실행되는 프로세스
백그라운드 프로세스
사용자가 볼 수 없는 공간에서 실행되는 프로세스
- 데몬(유닉스), 서비스(윈도우)
  사용자와 상호작용하지 않고 정해진 일 만 수행하는 백그라운드 프로세스
  프로세스 제어 블록 (PCB)
  빠르게 번갈아 수행되는 프로세스의 실행 순서를 관리하고, 프로세스에 cpu와 같은 지원을 배분할 때 사용
프로세스와 관련된 정보를 저장하는 자료구조
커널 영역에 생성
특정 프로세스 식별, 처리 정보 저장
프로세스 생성시 만들어지고, 실행이 끝나면 폐기
새로운 프로세스 생성 == PCB 생성
프로세스 종료 == PCB 제거

PCB에 저장되는 항목

1. 프로세스 ID (PID)

프로세스 식별 번호

2. 레지스터 값

해당 프로세스가 실행하며 사용했던 프로그램 카운터를 비롯한 레지스터 값
프로세스 실행시 이전까지 사용했던 레지스터의 중간 값을 복원하기 위해

3. 프로세스 상태

입출력장치 사용 대기, CPU 사용 대기 등 파악

4. CPU 스케줄링 정보

언제 어떤 순서로 CPU 할당받을지

5. 메모리 관리 정보

프로세스가 저장된 메모리 주소
베이스 레지스터 , 한계 레지스터, 페이지 테이블 정보 등이 담김

6. 사용한 파일과 입출력장치 목록

어떤 입출력장치가 해당 프로세스에 할당 되었는지, 어떤 파일을 열었는지

문맥 교환

문맥

하나의 프로세스 수행을 재개하기 위해 기억해야 할 정보
PCB에 저장되는 정보들 
인터럽트 발생시 PCB에 문맥을 백업함

문맥 교환

기존 프로세스의 문맥을 PCB에 백업하고, 새 프로세스의 문맥을 PCB로부터 복구하여 새로운 프로세스를 실행하는 것

프로세스의 메모리 영역

정적 할당 영역: 크기가 고정된 영역
동적 할당 영역: 크기가 고정되지 않은 영역
정적 할당 영역 - 1. 코드 영역
== 텍스트 영역
실행할 수 있는 코드 (기계어로 이루어진 명령어) 저장
CPU가 실행할 명령어가 담겨있기에 쓰기 금기 (읽기 전용 공간)
정적 할당 영역 - 2. 데이터 영역
프로그램이 실행되는 동안 유지할 데이터 저장 (대표적으로 전역 변수)
동적 할당 영역 - 1. 힙 영역
프로그래머가 직접 할당할 수 있는 저장 공간 (할당 후 반환)
메모리 누수: 반환하지 않아 메모리에 계속 남아 메모리가 낭비되는 것
낮은 주소 -> 높은 주소
동적 할당 영역 - 2. 스택 영역
데이터를 일시적으로 저장하는 공간 (대표적으로 매개변수, 지역변수)
높은 주소 -> 낮은 주소
10-2. 프로세스 상태와 계층 구조

프로세스 상태

1. 생성 상태 (new)
프로세스를 생성중인 상태
메모리에 적재되어 PCB를 할당 받은 상태
실행할 준비가 되면 준비 상태로 이동
2. 준비 상태 (ready)
cpu 할당 차례를 기다리는 상태
3. 실행 상태 (running)
cpu를 할당 받아 실행중인 샅애
할당된 시간 동안만 cpu 사용 가능
할당된 시간을 모두 사용한다면 다시 준비 상태로 이동
4. 대기 상태 (blocked)
입출력장치의 작업을 기다리는 상태
입출력 작업이 완료되면 준비 상태로 변경
5. 종료 상태 (terminated)
프로세스가 종료된 상태
PCB, 프로세스가 사용한 메모리 정리
![[Pasted image 20240130141057.png]]

프로세스 계층 구조

부모 프로세스: 새 프로세스를 생성한 프로세스
자식 프로세스: 부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스
PPID: 부모 프로세스의 PID
프로세스 생성 기법
fork, exec는 시스템 콜
fork
복사본을 자식 프로세스로 생성
생성된 프로세스는 부모 프로세스의 자원을 상속 받음 (PID와 저장된 메모리 위치는 다름)
exec
메모리 공간을 다른 프로그램으로 교체
fork로 복사본이 만들어진 이후 자식 프로세스는 exec 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 전환
코드 영역, 데이터 영역이 실행할 프로그램의 내용으로 바뀜, 나머지 영역은 초기화 됨

10-3. 스레드

프로세스를 구성하는 실행의 흐름 단위

프로세스와 스레드

단일 스레드 프로세스

하나의 실행 흐름을 가진 프로세스

스레드
하나의 프로세스가 한 번에 여러 일을 동시에 처리 할 수 있게 함
프로세스를 구성하는 실행 단위

프로세스의 스레드들은 실행에 필요한 최소한의 정보만을 유지한 채 프로세스 자원을 공유하며 실행된다
=> 프로세스: 실행되는 프로그램
=> 스레드: 프로세스를 구성하는 실행의 흐름 단위

멀티프로세스와 멀티스레드

멀티프로세스: 여러 프로세스를 동시에 실행하는 것
멀티스레드: 여러 스레드로 프로세스를 동시에 실행하는 것
프로세스끼리는 자원을 공유하지 않지만, 스레드끼리는 같은 프로세스 내의 자원을 공유함 -> 협력과 통신에 유리
그러나 멀티 스레드 환경에서 하나의 스레드에 문제가 생기면 프로세스 전체에 문제가 생길 수 있다
IPC: 프로세스 간 통신 (자원을 공유하고 주고 받는 것)
- 파일

[혼공컴운] chapter 09. 운영체제 시작하기

R.silver — Tue, 30 Jan 2024 19:42:55 +0900

09-1. 운영체제를 알아야 하는 이유

운영체제란

프로그램에 자원을 할당하고 프로그램이 올바르게 실행되도록 돕는 프로그램

(시스템) 자원: 프로그램 실행에 필요한 요소들
- cpu, 메모리, 보조기억장치, 입출력 장치와 같은 부품
커널 영역: 부팅시 운영체제가 적재되어 실행되는 공간
사용자 영역: 응용 프로그램이 적재되는 공간 (커널 영역을 제외한 나머지 공간)운영체제를 알아야 하는 이유운영체제를 통해 하드웨어의 상태, 코드 실행 상태, 문제 상황 등을 파악할 수 있기 때문
하드웨어와 프로그램을 깊이 이해할 수 있음

09-2. 운영체제의 큰 그림

운영체제의 심장, 커널

자원 접근, 조작, 프로그램 안전 실행 등 운영체제의 핵심 서비스를 담당하는 부분

사용자 인터페이스: 커널에 포함되지 않는, 사용자와 상호작용할 수 있는 통로]응용 프로그램들이 자원에 접근하려 할 때 자신을 통해서만 접근하도록 하여 자원을 보호하는 방법
이중 모드와 시스템 호출
이중 모드
cpu가 명령어를 실행하는 모드를 "사용자 모드", "커널 모드"로 구분하는 방식
사용자 모드
운영체제 서비스를 제공 받을 수 없는 실행 모드.
커널 영역의 코드를 실행할 수 없는 모드 => 자원에 접근할 수 없음
커널 모드
운영체제 서비스를 제공받을 수 있는 실행 모드.
커널 영역의 코드를 실행할 수 있는 모드 => 자원 접근 가능 (자원 접근 명령어 실행 가능)
시스템 호출 (system call)
운영체제 서비스를 제공받기 위한 요청
사용자 모드 -> 시스템 콜 호출 -> 커널 모드 전환
일종의 인터럽트 (소프트웨어 인터럽트)

운영체제의 핵심 서비스

1. 프로세스 관리

프로세스: 실행 중인 프로세스
일반적으로 하나의 cpu는 하나의 프로세스만 실행할 수 있다
운영체제는 다양한 프로세스를 관리하고 실행한다

2. 자원 접근 및 할당

- cpu

cpu 스케줄링

- 메모리

메모리 할당, 부족시 극복

- 입출력장치

인터럽스 서비스 루틴

3. 파일 시스템 관리

보조기억 장치 속 데이터

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 3주차 미션

R.silver — Sun, 21 Jan 2024 18:22:22 +0900

기본 미션

1. P.185 확인 문제 3번

문제

3. 다음 설명을 읽고 SRAM에 대한 설명인지 DRAM에 대한 설명인지 쓰세요.
[보기| SRAM, DRAM]

- 주로 캐시 메모리로 활용됩니다. [ (1) ]
- 주로 주기억장치로 활용됩니다. [ (2) ]
- 대용량화하기 유리합니다. [ (3) ]
- 집적도가 상대적으로 낮습니다. [ (4) ]

정답

1. SRAM
2. DRAM
3. DRAM
4. SRAM

해설

DRAM

dynamic RAM
저장된 데이터가 동적으로 변하는(사라지는) RAM
데이터의 소멸을 막기 위해 일정 주기로 데이터를 재활성화(다시 저장) 해야 한다
소비전력이 비교적 낮고, 저렴하고, 집적도가 높기에 일반적으로 사용하는 메모리

SRAM

static RAM
저장된 데이터가 변하지 않는 RAM
시간이 지나도 데이터가 사라지지 않음 (데이터를 재활성 할 필요 없음)
DRAM 보다 일반적으로 속도가 빠름
SRAM도 전원이 공급되지 않으면 저장된 내용이 날아간다

2. P.205 확인 문제 1번

2. P.155 확인 문제 4번

문제

다음 보기에 있는 저장 장치들로 저장 장치 계층 구조 도식도를 채우세요.
[보기| 메모리, 보조기억장치, 캐시 메모리, 레지스터]

저장 장치 계층 구조 도식도

정답

1. 레지스터
2. 캐시메모리
3. 메모리
4. 보조기억장치

해설

메모리 계층 구조

처리속도와 용량에 따라 메모리를 나누어 둔 구조
일반적으로 처리 속도가 빠르면 가격이 비싸고 용량이 적고,
처리속도가 느리면 가격이 저렴하고 용량이 크다

가격이 비싼, 용량이 적은, 속도가 빠른 순서
레지스터 > 캐시메모리 > 메인 메모리 > 보조 기억 장치

선택 미션

Ch.07(07-1) RAID의 정의와 종류를 간단히 정리해 보기

RAID의 정의

여러 개의 물리적 보조 기억장치를 마치 하나의 논리적 보조 기억장치처럼 사용하는 기술

RAID의 종류

구성 방식에 따라 RAID 0~6으로 나뉨

- RAID 0 (striping)

같은 규격의 디스크를 병렬로 연결 (여러 디스크에 동시 접근)
데이터를 여러 갈래로 나누어 저장 (중복/백업 없음, 스프라이핑)
4개의 디스크로 구성된 RAID 0 → 입출력 속도가 4배 (이론적)
장애 발생 시 데이터 손실 → RAID 1, 5, 6과 함께 사용

하나 고장 나도 데이터 다 날아감
나누어 속도를 높이는 목적임
성능 향상 목적

- RAID 1(mirroring)

장애 복구 목적
하나의 데이터 2개의 디스크에 나누어 저장(장애 시 백업 디스크)
동일한 데이터가 여러 디스크에 복사 (미러링)
같은 크기의 디스크를 최소 2개 이상 필요 (짝수 개의 디스크로 구성)
같은 내요을 두 번 저장하기 때문에 속도가 느려질 수 있음

- RAID 2

오류 검출 기능: ECC (error correction code)를 별도의 디스크에 저장
비트별로 나누어 저장, 장애가 발생 시 ECC를 이용하여 데이터 복구
n개의 디스크에 대해 오류 교정 코드를 저장하기 위한 n-1개의 추가 디스크를 필요
RAID 1보다는 작은 저장 공간을 요구하지만 오류 교정 코드를 계산하는데 많은 시간을 소비하여 잘 사용되지 않음

데이터를 복사하지 않고 ECC만 가짐
1개가 고장 났을 때 ECC를 사용하여 3개 복구 가능 → ECC기법으로 1개 덜 사용 가능 (비용 절감)

- RAID 3

섹터 단위로 데이터를 나누어 저장
N-way 패리티 비트를 구성한 후 테이터 디스크가 아닌 별도의 디스크에 보관함으로써 장애 발생 시 오류를 복구
RAID 3에서 추가되는 디스크의 양은 4개의 디스크당 1개 정도
추가되는 디스크의 양은 적지만 N-way 패리티 비트를 구성하는 데 필요한 계산 량이 많음

복구 시간이 많이 걸리고 복구량이 적음
raid2보다 안 좋음
복구 비용이 적음 ECC 적게 사용해서

- RAID 4

3과 유사하나 섹터가 아닌 블록 단위로 저장
데이터가 저장되는 디스크와 패리티 비트가 저장되는 디스크 (진한 초록)만 동작한다는 것이 장점
3과 마찬가지로 패리티 비트를 추가하기 위한 계산량이 많지만 추가되는 디스크의 양은 적음

- RAID 5

패리티 비트를 여러 디스크에 분산하여 보관함
패리티 비트 디스크의 병목 현상을 완화
한 디스크에 장애가 발생하면 다른 디스크에 있는 패리티 비트를 이용하여 데이터를 복구할 수 있음

- RAID 6

5와 같은 방식, 패리티 비트가 2 → 디스크 2개의 장애를 복구
패리티 비트를 2개씩 운영하기 땜누에 RAID 5보다 계산량이 많고 4개의 디스크당 2개의 추가 디스크가 필요하다는 단점, 비용이 큼

[혼공컴운] chatper 08. 입출력 장치

R.silver — Sun, 21 Jan 2024 18:12:10 +0900

08-1. 장치 컨트롤러와 장치 드라이버

장치 컨트롤러

입출력 장치는

너무 다양하다
cpu에 비해 속도가 매우 느리다
이러한 이유로 입출력 장치는 컴퓨터에 직접 연결되지 않고 장치 컨트롤러라는 하드웨어를 통해 연결된다
장치 컨트롤러는 입출력 제어기, 입출력 모듈 등으로 다양하게 불린다

위의 문제 해결 방법

cpu와 입출력장치 간의 통신 중계
오류 검출
데이터 버퍼링
: 전송률이 높은 장치와 낮은 장치 사이에 주고받는 데이터를 버퍼라는 임시 공간에 저장하여 전송률을 비슷하게 맞추는 방법

장치 컨트롤러의 내부 구조

데이터 레지스터

cpu와 입출력 장치 사이에 주고받을 데이터가 담기는 레지스터
버퍼역할을 함
주고 받는 데이터가 많은 입출력 장치에서는 레지스터 대신 RAM을 사용
상태 레지스터
입출력 작업을 할 준비가 되었는지, 작업이 완료되었는지, 오류가 없는지 등의 상태 정보를 저장
제어 레지스터
입출력 장치가 수행할 내용에 대한 정보와 명령 저장

이 레지스터 들에 담긴 값들은 버스를 타고 cpu나 다른 입출력 장치로 전달

장치 드라이버

장치 컨트롤러의 동작을 감지하고 제어함으로써 장치 컨트롤러가 컴퓨터 내부와 정보를 주고받을 수 있게 하는 프로그램
장치 컨트롤러: 하드웨어적인 통로
장치 드라이버: 소프트에어적인 통로

08-2. 다양한 입출력 방법

프로그램 입출력

프로그램 속 명령어로 입출력 장치를 제어하는 방법
cpu가 프로그램 속 명령어를 실행하는 과정에서 입출력 명령어를 만나면 cpu는 입출력 장치에 연결된 장치 컨트롤러와 상호작용하며 입출력 작업 수행

메모리에 저장된 정보를 하드 디스크에 백업하는 예시

cpu는 하드디스크 컨트롤러의 제어 레지스터에 쓰기 명령 보냄
하드 디스크 컨트롤러가 하드 디스크의 상태 확인, 준비되었다면 상태 레지스터에 준비되었다고 표시
cpu는 상태 레지스터를 주기적으로 읽어보며 하드 디스크의 준비 여부 확인. 준비 되었다면 백업할 메모리의 정보를 데이터 레지스터에 씀, 쓰기가 끝나면 작업 종료 (끝나지 않았다면 1번부터 반복)

메모리 맵 입출력

메모리에 접근하기 위한 주소 공간과 입출력 장치에 접근하기 위한 주소 공간을 하나의 주소 공간으로 간주하는 방법

고립형 입출력

메모리를 위한 주소 공간과 입출력장치를 위한 주소 공간을 분리하는 방법

인터럽트 기반 입출력

장치 컨트롤러가 입출력 작업을 끝낸 뒤 cpu에게 인터럽트 요청 신호를 보내면 cpu는 하던 일을 잠시 백업하고 인터럽트 서비스 루틴 실행
-> 인터럽트를 기반으로 하는 입출력을 인터럽트 기반 입출력이라 함
cf) 풀링: 입출력 상태, 처리할 데이터를 주기적으로 확인하는 방법 (cpu에 부담이 큼)

여러 입출력 장치에서 인터럽트가 동시에 발생하는 경우

인터럽트가 발생한 순서대로 처리하는 방법
우선순위가 높은 인터럽트 순으로 처리하는 방법
프로그래머블 인터럽트 컨트롤러 (PIC) - 인터럽트 요청들의 우선순위를 판별한 뒤 cpu에 처리해야 할 하드웨어 인터럽트가 무엇인지 알려주는 장치PIC의 다중 인터럽트 처리 과정

장치 컨트롤러에서 인터럽트 요청 신호들을 받아들임
인터럽트 우선순위를 판단한 뒤 cpu에 처리해야 할 인터럽트 요청 신호를 보냄
cpu는 pic에 인터럽트 확인 신호를 보냄
데이터 버스를 통해 cpu에 인터럽트 벡터를 보냄
인터럽트 벡터를 통해 요청의 주체를 알게 되고, 해당 장치의 인터럽트 서비스 루틴 실행

DMA 입출력

입출력 장치와 메모리가 cpu를 거치지 않고 상호작용할 수 있는 방법
직접 메모리에 접근할 수 있는 입출력 기능
DMA 컨트롤러라는 하드웨어 필요

DMA 입출력 과정

cpu는 dma 컨트롤러에 입출력장치의 주소, 수행할 연산, 메모리의 주소 등과 같ㅇ느 정보로 입출력 작업 명령
dma 컨트롤러는 cpu 장치 컨트롤러와 상호작용하며 입출력 작업 수행, 필요시 dma 컨트롤러는 메모리에 직접 접근하여 정보를 읽고 씀
입출력 작업이 끝나면 dma 컨트롤러는 cpu에 인터럽트를 걸어 작업이 끝났음을 알림

입출력 버스

cpu, 메모리, dma 컨트롤러, 장치 컨트롤러가 모두 같은 버스를 공유하는 구성에서는 dma를 위해 메모리에 접근할 때마다 시스템 버스를 두 번 사용하는 부작용 발생
이 문제는 dma 컨트롤러와 장치 컨트롤러들을 입출력 버스라는 별도에 버스로 연결하여 해결

[혼공컴운] chatper 07. 보조기억장치

R.silver — Sun, 21 Jan 2024 18:06:10 +0900

07-1. 다양한 보조기억장치

하드디스크

자기 디스크의 일종으로 취급하기도 함
자기적인 방식으로 데이터를 저장하는 보조기억장치

탐색 시간: 접근하려는 데이터가 저장된 트랙까지 헤드를 이동시키는 시간
회전 지연: 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전시키는 시간
전송 시간: 하드 디스크와 컴퓨터 간에 데이터를 전송하는 시간

플래시 메모리

USB, SD카드, SSD
전기적으로 데이터를 읽고 쓸 수 있는 반도체 기반 저장 장치

07-2. RAID의 정의와 종류

RAID의 정의

여러 개의 물리적 보조 기억장치를 마치 하나의 논리적 보조 기억장치처럼 사용하는 기술

RAID의 종류

구성 방식에 따라 RAID 0~6으로 나뉨

- RAID 0 (striping)

하나 고장 나도 데이터 다 날아감
나누어 속도를 높이는 목적임
성능 향상 목적

- RAID 1(mirroring)

- RAID 2

데이터를 복사하지 않고 ECC만 가짐
1개가 고장 났을 때 ECC를 사용하여 3개 복구 가능 → ECC기법으로 1개 덜 사용 가능 (비용 절감)

- RAID 3

복구 시간이 많이 걸리고 복구량이 적음
raid2보다 안 좋음
복구 비용이 적음 ECC 적게 사용해서

- RAID 4

- RAID 5

- RAID 6

[혼공컴운] chatper 06. 메모리와 캐시 메모리

R.silver — Sun, 21 Jan 2024 18:01:03 +0900

06-1. RAM의 특징과 종류

DRAM

SRAM

SDRAM

클럭 신호와 동기화된 발전된 형태의 DRAM

DDR SDRAM

최근 가장 흔히 사용되는 램
대역폭을 넓혀 속도를 빠르게 만든 SDRAM
한 클럭당 하나씩 데이터를 주고받을 수 있는 SDRAM을 SDSDRAM이라 부름

06-2. 메모리의 주소 공간

물리 주소와 논리 주소

메모리에 저장된 정보는 시시각각 변하기에 CPU와 실행 중인 프로그램은 현재 메모리 몇 번지에 무엇이 저장되어 있는지 다 알지 못한다

물리 주소

정보가 실제로 저장된 하드웨어상의 주소

논리 주소

실행 중인 프로그램 각각에 부여된 0번지부터 시작되는 주소

메모리 관리 장치 (MMU): 논리 주소와 물리 주소 간의 변환, CPU와 주소 버스 사이에 위치
베이스 레지스터: 프로그램의 가장 작은 물리주소 (프로그램의 첫 물리 주소)를 저장하는 곳
논리 주소: 프로그램의 시작점으로부터 떨어진 거리

메모리 보호 기법

한계 레제스터: 다른 프로그램 영역을 침범할 수 있는 명령어는 위험 -> 논리 주소 범위를 벗어나는 명령어 실행을 방지하고 실행 중인 프로그램이 다른 프로그램에 영향을 받지 않도록 보호할 방법
베이스 레지스터: 실행중인 프로그램의 가장 작은 물리 주소 저장
한계 레지스터: 논리 주소의 최대 크기 저장
프로그램의 물리 주소 범위 : 베이스 레지스터 값 <= 물리 주소 범위 < 베이스 레지스터 값 + 한계 레지스터 값
CPU가 접근하려는 논리 주소는 한계 레지스터가 저장한 값 보다 커서는 안된다

06-3. 캐시 메모리

캐시 메모리

CPU와 메모리 사이에 위치하여 CPU 연산속도와 메모리 접근 속도 차이를 줄이기 위해 사용
L1 캐시: 코어와 가장 가까운 캐시 메모리 (L1(코어 내부) -> L2(코어 내부) -> L3(코어 외부))

참조 지역성의 원리

캐시 히트: 자주 사용될 것으로 예측한 데이터가 실제로 맞아 캐시 메모리 내 데이터가 CPU에 활용될 경우
캐시 미스: 자주 사용될 것으로 예측하여 캐시 메모리에 저장했지만 예측이 틀려 필요 데이터를 직접 가져와야 하는 경우
캐시 적중률 = 캐시 히트 횟수 / (캐시 히트 횟수 + 캐시 미스 횟수)
평균적인 적중률: 85% ~ 95% 이상
참조 지역성 원리: CPU가 사용할 법한 데이터 (CPU가 메모리에 접근한느 주된 경향을 바탕으로 만들어진 원리)
1. CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다
2. CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이 있다

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 2주차 미션

R.silver — Fri, 12 Jan 2024 12:09:14 +0900

기본 미션

1. P.125 확인 문제 2번

문제

설명에 맞는 레지스터를 보기에서 찾아 빈칸을 채워보세요
[프로그램 카운터, 명령어 레지스터, 플래그 레지스터, 범용 레지스터]

(1): 연산 결과 혹은 CPU 상태에 대한 부가 정보를 저장하는 레지스터
(2): 메모리에서 가져올 명령어의 주소를 저장하는 레지스터
(3): 데이터와 주소를 모두 저장할 수 있는 레지스터
(4): 해석할 명령어를 저장하는 레지스터

정답

(1) 플래그 레지스터
(2) 프로그램 카운터
(3) 범용 레지스터
(4) 명령어 레지스터

해설

반드시 알아야 할 레지스터

프로그램 카운터 (PC)
메모리에서 가져올 명령어의 주소 저장
(== 명령어 포인터)
명령어 레지스터
메모리에서 읽어 들인 명령어를 저장하는 레지스터
제어장치는 명령어 레지스터 속 명령어를 받아들이고, 해석한 뒤 제어 신호를 내보냄
메모리 주소 레지스터
메모리의 주소를 저장하는 레지스터
CPU가 읽어 들이고자 하는 주소 값을 주소 버스로 보낼 때 사용
메모리 버퍼 레지스터
메모리와 주고 받을 값(데이터, 명령어)을 저장하는 레지스터
메모리에 쓰고 싶은 값, 전달받은 값 저장
데이터 버스로 값을 주고 받을 때 사용
범용 레지스터
다양하고 일반적인 상황에서 자유롭게 사용하는 레지스터
플래스 레지스터
연산 결과, CPU 상태에 대한 부가 정보 등을 저장하는 레지스터
스택 포인터
스택 주소 지정 방식에 사용되는 레지스터
베이스 레지스터
변위 주소 지정 방식에 사용되는 레지스터

2. P.155 확인 문제 4번

문제

다음 그림은 멀티코어 CPU를 간략하게 도식화한 그림입니다. 빈칸에 알맞은 용어를 써 넣으세요.

정답

코어

해설

코어: CPU 내부에서 명령어를 실행하는 부품

오늘날의 CPU는 명령어를 실행하는 여러 개 포함하는 부품으로 범위가 확대되었다.
이전 CPU 정의인 명령어를 실행하는 부품을 오늘날 '코어'라고 부른다.

선택 미션

Ch.05 (05-1) 코어와 스레드, 멀티 코어와 멀티 스레드의 개념을 정리하기

[혼공 컴운] chapter 05. CPU 성능 향상 기법 (tistory.com)

코어와 멀티코어

클럭 속도를 높이는 방식 외에 CPU의 성능을 높이는 방법
-> CPU의 코어, 스레드 수 늘리기

> 코어

CPU 내부에서 명령어를 실행하는 부품

> 멀티코어 CPU

(== 멀티코어 프로세서)
CPU 내에 명령어를 처리하는 일꾼이 여러 명 있는 것

CPU 안에 코어가 몇 개 포함되어 있는지에 따라 싱글코어, 듀얼 코어 등으로 나뉨
그러나 CPU 코어수와 연산 속도는 비례하지 않음
처리할 연산이 적절하게 분배되어야만 한다.

=> 코어마다 처리할 명령어들을 얼마나 적절하게 분배하느냐가 연산 속도에 큰 영향을 미친다

스레드와 멀티스레드

스레드: 실행 흐름의 단위
- 하드웨어적 스레드
- 소프트웨어적 스레드

> 하드웨어적 스레드

하나의 코어가 동시에 처리하는 명령어 단위

멀티스레드 프로세서 (== 멀티스레드 CPU)
하나의 코어로 여러 명령어를 동시에 처리하는 CPU
하이퍼스레딩
인텔의 멀티스레드 기술하나의 프로그램에서 독립적으로 실행되는 단위
> 소프트웨어적 스레드

1코어 1 스레드 CPU는 여러 스레드로 만들어진 프로그램을 실행할 수 있다.
-> 1코어 1 스레드 : 하드웨어적 스레드
-> 여러 스레드로 만들어진 프로그램: 소프트웨어적 스레드

> 멀티스레드 프로세서

하나의 코어로 여러 명령어를 동시에 처리하는 CPU

하나의 명령어를 처리하기 위해 꼭 필요한 레지스터를 여러 개 가지고 있으면 된다
(프로그램 카운터, 스택 포인터, 데이터 버퍼 레지스터, 데어터 주소 레지스터)

논리프로세서
(== 하드웨어 스레드)
프로그램 입장에서 하드웨어 스레드는 '한 번에 하나의 명령어를 처리하는 CPU'와 다름없음
2 코어 4 스레드는 한 번에 4개의 명령어를 처리할 수 있지만, 프로그램 입장에서는 한 번에 하나의 명령어를 처리하는 CPU가 4개인 것처럼 보임

코어: 명령어를 실행할 수 있는 하드웨어 부품
스레드: 명령어를 실행하는 단위
멀티코어 프로세서: 명령어를 실행할 수 있는 하드웨어 부품이 CPU 안에 2개 이상 있는 CPU
멀티스레드 프로세서: 하나의 코어로 여러 개의 명령어를 동시에 실행할 수 있는 CPU

[혼공 컴운] chapter 05. CPU 성능 향상 기법

R.silver — Fri, 12 Jan 2024 12:03:05 +0900

05-1. 빠른 CPU를 위한 설계 기법

클럭

컴퓨터 부품들을 움직이는 신호
-> 클럭 신호가 빠르게 반복되면 CPU를 비롯한 컴퓨터 부품들은 더 빠른 박자에 맞추어 움직임

> 클럭 속도

Hz 단위로 측정
CPU로 속도 단위
클럭 속도가 높을수록 CPU의 성능이 좋음
클럭 속도는 일정하지 않다. 유연하게 속도를 변화시킬 수 있다.
오버클럭킹: 최대 클럭 속도를 강제로 끌어올리는 기법
클럭 속도를 무작정 높이면 발열 문제가 심각해짐
클럭 속도만으로 CPU의 성능을 높이는 것은 한계가 있음

코어와 멀티코어

클럭 속도를 높이는 방식 외에 CPU의 성능을 높이는 방법
-> CPU의 코어, 스레드 수 늘리기

> 코어

CPU 내부에서 명령어를 실행하는 부품

> 멀티코어 CPU

(== 멀티코어 프로세서)
CPU 내에 명령어를 처리하는 일꾼이 여러 명 있는 것

=> 코어마다 처리할 명령어들을 얼마나 적절하게 분배하느냐가 연산 속도에 큰 영향을 미친다

스레드와 멀티스레드

스레드: 실행 흐름의 단위
- 하드웨어적 스레드
- 소프트웨어적 스레드

> 하드웨어적 스레드

하나의 코어가 동시에 처리하는 명령어 단위

멀티스레드 프로세서 (== 멀티스레드 CPU)
하나의 코어로 여러 명령어를 동시에 처리하는 CPU
하이퍼스레딩
인텔의 멀티스레드 기술하나의 프로그램에서 독립적으로 실행되는 단위
> 소프트웨어적 스레드

> 멀티스레드 프로세서

하나의 코어로 여러 명령어를 동시에 처리하는 CPU

논리프로세서
(== 하드웨어 스레드)
프로그램 입장에서 하드웨어 스레드는 '한 번에 하나의 명령어를 처리하는 CPU'와 다름없음
2 코어 4 스레드는 한 번에 4개의 명령어를 처리할 수 있지만, 프로그램 입장에서는 한 번에 하나의 명령어를 처리하는 CPU가 4개인 것처럼 보임

코어: 명령어를 실행할 수 있는 하드웨어 부품
스레드: 명령어를 실행하는 단위
멀티코어 프로세서: 명령어를 실행할 수 있는 하드웨어 부품이 CPU 안에 2개 이상 있는 CPU
멀티스레드 프로세서: 하나의 코어로 여러 개의 명령어를 동시에 실행할 수 있는 CPU

05-2. 명령어 병렬 처리 기법

명령어 병렬 처리 기법(ILP)
명령어를 동시에 처리하여 CPU를 쉬지 않고 작동시키는 기법
대표적인 병렬 처리 기법
명령어 파이프라이닝, 슈퍼스칼라, 비순차적 명령어 처리

명령어 파이프라인

명령어 처리 과정

명령어 인출 (Instruction Fetch)
명령어 해석 (Instruction Decode)
명령어 실행 (Execute Instruction)
결과 저장 (Write Back)

같은 단계가 겹치지만 않으면 CPU는 각 단계를 동시에 실행할 수 있다.
-> 한 명령어를 인출하는 동안 다른 명령어를 실행, 저장할 수 있음

명령어 파이프라이닝
명령어들을 명령어 파이프라인에 넣고 동시에 처리하는 기법
파이프라인 위험
파이프라이닝에서 특정 상황에서 성능 향상에 실패하는 경우
- 데이터 위험
- 제어 위험
- 구조적 위험

> 데이터 위험

명령어 간 '데이터 의존성'에 의해 발생
명령어 간 순서가 있는 경우 발생

예) A = B + C, D = A + E 일 경우 두 번째 명령어를 실행하기 위해서는 첫 번째 명령어가 반드시 수행되어야 한다. -> 명령어 1과 2는 의존적이다

데이터 의존적인 두 명령어를 동시에 실행하려 할 때 파이프라인이 제대로 작동하지 않는 상황 => 데이터 위험

> 제어 위험

분기 등으로 인한 '프로그램 카운터의 갑작스러운 변화'에 의해 발생

기본적으로 프로그램 카운터는 현재 실행 중인 명령어의 다음 주소로 갱신된다.
프로그램 카운터 값에 갑작스러운 변화가 생길 때 명령어 파이프라인에 미리 처리 중이던 명령어가 쓸모 없어진다. => 제어 위험

해결 기술
분기 예측
프로그램이 어디로 분기할지 미리 예측한 후 해당 주소를 인출하는 기술

> 구조적 위험

(== 자원 위험)
명령어들을 겹쳐 실행하는 과정에서 서로 다른 명령어가 동시에 CPU 부품을 사용하려 할 때 발생

슈퍼 스칼라

CPU 내부에 여러 개의 명령어 파이프라인을 포함한 구조
공장 생산 라인을 여러 개 두는 것과 같음

슈퍼스칼라 프로세서 (슈퍼스칼라 CPU)
슈퍼스칼라 구조로 명령어 처리가 가능한 CPU

이론적으로는 파이프라인 개수와 프로그램 처리 속도가 비례함
그러나 파이프라인 위험 등의 예상치 못한 문제가 있어 반드시 비례하지는 않음
이 때문에 슈퍼스칼라 방식을 사용한 CPU는 파이프라인 위험을 방지하기 이해 고도로 설계되어야 함

비순차적 명령어 처리 (OoOE)

OoOE
Out-if-order execution
파이프라인의 중단을 방지하기 위해 명령어를 순차적으로 처리하지 않는 명령어 병렬 처리 기법

명령어를 순차적으로만 실행하지 않고
데이터 의존성이 전혀 없어 순서를 바꾸어도 수행 결과에 영향이 없는 명령어들을 먼저 실행하는 명령어 방식

05-3. CISC와 RISC

파이프라이닝과 슈퍼스칼라 기법을 효과적으로 사용하려면 명령어가 파이프라이닝에 최적화되어 있어야 한다.
파이프라이닝에 유리한 명령어가 있다면 효율적으로 파이프라이닝 기법을 사용할 수 있다.

ISA
일종의 CPU 언어
하드웨어가 소프트웨어를 어떻게 이해할지에 대한 약속
CISC, RISC
ISA를 기반으로 설계된 명령어 (파이프라이닝에 유리하게 설계)

명령어 집합

(== 명령어 집합 구조 (ISA))
CPU가 이해할 수 있는 명령어들의 모임
CPU마다 ISA가 다를 수 있다
명령어들이 달라지면 어셈블리어도 달라진다

CISC

Complex Instruction Set Computer
복잡하고 다양한 수의 가변 명령어 집합을 활용하는 컴퓨터(CPU)

예) x86, x86-64 등

다양하고 강력한 기능의 명령어 집합을 활용하기 때문에 가변 길이 명령어를 활용
다양하고 강력한 명령어 활용 -> 적은 수의 명령어로도 프로그램 실행 가능
(명령어 수가 적다 == 컴파일된 프로그램의 크기가 작다. 같은 소스코드를 컴파일해도 CPU마다 생성되는 실행 파일의 크기가 다르다)

> 장점

적은 수의 명령어로도 프로그램 실행 가능
메모리 공간 절약 가능
> 치명적인 단점
명령어의 규격화가 어려워 파이프라이닝이 어려움
명령어의 크기와 실행되기까지의 시간이 일정하지 않음 (명령어가 복잡, 다양해서)
명령어 하나를 실행하는 데에 여러 클럭 주기가 필요함 (명령어가 복잡해서)
명령어 파이프라인 활용을 위한 이상적인 명령어는 각 단계에 소요되는 시간이 동일해야 함
그래야 공장의 생산 라인처럼 결과를 낼 수 있다
그러나 CISC는 명령어 수행 시간이 길고 다르기에 파이프라인이 효율적으로 명령어를 처리하기 어려움
대다수의 복잡한 명령어들은 사용 빈도가 낮음
실제로 자주 사용되는 명령어만 사용됨

=> 파이프라이닝을 위해 명령어 길이와 수행 시간이 짧고 규격화되어 있어야 한다.
=> 자주 쓰이는 기본적인 명령어를 작고 빠르게 만들어야 한다.

RISC

Reduced Instruction Set Computer
단순하고 적은 수의 고정 길이 명령어 집합을 사용하는 컴퓨터

CISC에 비해

적은 명령어 수
짧은 명령어
규격화된 명령어 (되도록 1 클럭 내외로 실행 -> 파이프라이닝에 최적화)

=> 고정 길이 명령어 사용

메모리 접근을 단순화, 최소화하는 대신 레지스터 적극 활용
일반적인 경우보다 범용 레지스터 개수도 많음
하지만 명령어 개수가 적기에 CISC보다 많은 명령어로 프로그램을 작동시킴

CISC	RISC
복잡하고 다양한 명령어	단순하고 적은 명령어
가변 길이 명령어	고정 길이 명령어
다양한 주소 지정 방식	적은 주소 지정 방식
프로그램을 이루는 명령어의 수가 적음	프로그램을 이루는 명령어의 수가 많음
여러 클럭에 걸쳐 명령어 수행	1클럭 내외로 명령어 수행
파이프라이닝 하기 어려움	파이프라이닝 하기 쉬움

[혼공컴운] chapter 04. CPU의 작동 원리

R.silver — Wed, 10 Jan 2024 16:17:42 +0900

| 참고 도서: 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제

04-1. ALU와 제어 장치

ALU

CPU에서 계산을 하는 부품

레지스터를 통해 피연산자와 제어 신호를 받아들인다.
피연산자와 제어신호를 바탕으로 다양한 연산 수행

> ALU의 결과 값을 레지스터에 우선 저장하는 이유

CPU에서 레지스터에 접근하는 속도는 메모리에 접근하는 속도보다 빠르다
접근 속도를 줄여 프로그램의 실행 속도를 높이기 위해 메모리가 아닌 레지스터에 연산의 결괏값을 저장한다.

> 플래그 (flag)

연산에 대한 추가적인 상태 정보

부호, 제로, 캐리, 오버플로우, 인터럽트, 슈퍼바이저 플래그
플래그는 플래그 레지스터에 저장된다.
플래그 레지스터를 통해 연산 결과에 대한 추가적인 정보를 얻을 수 있다.

제어장치

제어 신호를 내보내고, 명령어를 해석하는 부품
(제어 신호: 부품을 관리하고 작동시키기 위한 일종의 전기 신호)

> 제어장치가 받아들이는 정보

클럭 신호
클럭 : 컴퓨터의 시간 단위
컴퓨터의 모든 부품이 한 클럭마다 작동
해석할 명령어
명령어 레지스터: 해설할 명령어가 저장되는 장치
명령어 레지스터로부터 명령어를 받아들이고 해석 -> 제어 신호 발생
플래그 레지스터 속 플래그의 값
제어 버스로 전달된 제어 신호

> 제어장치가 내보내는 정보

CPU 외부에 전달하는 제어 신호
- 메모리에 저장하는 제어 신호
- 입출력장치(보조기억장치)에 전달하는 제어 신호
CPU 내부에 전달하는 제어 신호
- ALU에 전달하는 제어신호 (수행할 연산 지시)
- 레지스터에 전달하는 제어신호 (레지스터 간 데이터 이동, 저장된 명령어 해석)

04-2. 레지스터

프로그램 속 명령어, 데이터는 실행 전후로 반드시 레지스터에 저장된다.
-> 레지스터디 저장된 값을 잘 관찰하면 프로그램의 실행 흐름을 파악할 수 있다.

반드시 알아야 할 레지스터

프로그램 카운터 (PC)
메모리에서 가져올 명령어의 주소 저장
(== 명령어 포인터)
명령어 레지스터
메모리에서 읽어 들인 명령어를 저장하는 레지스터
제어장치는 명령어 레지스터 속 명령어를 받아들이고, 해석한 뒤 제어 신호를 내보냄
메모리 주소 레지스터
메모리의 주소를 저장하는 레지스터
CPU가 읽어 들이고자 하는 주소 값을 주소 버스로 보낼 때 사용
메모리 버퍼 레지스터
메모리와 주고 받을 값(데이터, 명령어)을 저장하는 레지스터
메모리에 쓰고 싶은 값, 전달받은 값 저장
데이터 버스로 값을 주고 받을 때 사용
범용 레지스터
다양하고 일반적인 상황에서 자유롭게 사용하는 레지스터
플래스 레지스터
연산 결과, CPU 상태에 대한 부가 정보 등을 저장하는 레지스터
스택 포인터
스택 주소 지정 방식에 사용되는 레지스터
베이스 레지스터
변위 주소 지정 방식에 사용되는 레지스터

특정 레지스터를 이용한 주소 지정 방법(1): 스택 주소 지정 방식

> 스택 주소 지정 방식

스택, 스택 포인터를 이용한 주소 지정 방식

스택 포인터: 스택의 꼭대기를 가리키는 레지스터 (스택에 마지막으로 저장한 값의 위치를 저장하는 레지스터)
스택 영역: 메모리 속 스택처럼 사용하도록 지정된 영역특정 레지스터를 이용한 주소 지정 방법(2): 변위 주소 지정 방식오퍼랜드 필드의 값(변위)과 특정 레지스터의 값을 더하여 유효 주소를 얻어내는 주소 지정 방식
프로그램 카운터와 베이스 레지스터가 사용된다
변위 주소 지정 방식 명령어 = 연산 코드 + 레지스터 + 오퍼랜드
오퍼랜드 필드의 주소와 어떤 레지스터를 더하는지에 따라
"상대 주소 지정 방식", "베이스 레지스터 주소 지정 방식"으로 나뉜다.

> 상대 주소 지정 방식

오퍼랜드와 프로그램 카운터의 값을 더하여 유효 주소를 얻는 방식

프로그램 카운터: 읽어 들일 명령어의 주소가 저장된 곳
예) 오퍼랜드 : +3 -> 프로그램 카운터에 저장된 주소에 + 3 번지에 가서 연산코드에 저장된 연산 수행

> 베이스 레지스터 주소 지정 방식

오퍼랜드와 베이스 레지스터의 값을 더하여 유효 주소를 얻는 방식

베이스 레지스터: 기준 주소
오퍼랜드: 기준 주소로부터 떨어진 거리
=> 베이스 레지스터 속 기준 주소로부터 얼마나 떨어진 주소에 접근할 것인지 연산하여 유효 주소를 얻어내는 방식
예) 베이스 레지스터 : 200, 오퍼랜드: 50 -> 200 + 50 번지에 접근하여 연산을 수행하라

04-3. 명령어 사이클과 인터럽트

명령어 사이클: 하나의 명령어를 처리하는 정형화된 흐름
인터럽트: 명령어 사이클이 끊어지는 상황

명령어 사이클

프로그램 속 명령어들이 반복되어 실행되는 일정한 주기

인출 사이클
메모리에 있는 명령어를 CPU로 가지고 오는 단계
실행 사이클
CPU로 가져온 명령어를 실행하는 단계
간접 사이클
명령어를 실행하기 위해 메모리에 접근하는 단계
예) 간접 주소 방식을 사용할 때 명령어를 실행하기 위해서는 메모리에 접근하여 유효 주소를 찾아야 한다. 이때 간접 사이클 단계 진입
인터럽트
CPU의 작업을 방해하는 신호
- 동기 인터럽트
  CPU에 의해 발생하는 인터럽트
  예) CPU가 실행하는 프로그래밍상의 오류
  예외(exception)라고 부른다.
- 비동기 인터럽트
  주로 입출력장치에 의해 발생하는 인터럽트
  예) CPU가 요구한 작업을 마친 입출력 장치가 보내는 완료 알림
  예) 입출력장치가 입력을 받으들였을 때 이를 처리하기 위한 입력 알림
  하드웨어 인터럽트라고 부른다.

> 하드웨어 인터럽트

알림과 같은 인터럽트
입출력 작업 중에도 CPU가 효율적인 작업을 할 수 있도록 함
(알림이 올 때 까지 입출력장치를 확인하지 않아도 된다. 인터럽트가 올 때만 확인하면 된다.)

> 하드웨어 인터럽트 처리 순서

입출력장치가 CPU로 인터럽트 요청 신호를 보냄
실행 사이클이 끝나고 명령어 인출 전 CPU는 항상 인터럽트 여부를 확인
인터럽트 요청을 확인하고 인터럽트 플래그를 통해 현재 인터럽트를 받아들일 수 있는지 확인
인터럽트를 받아 들일 수 있다면 CPU는 현재 작업 백업
인터럽트 벡터를 참조하여 인터럽트 서비스 루틴을 실행
인터럽트 서비스 루틴이 끝나면 백업해둔 작업을 복구하여 실행 재개

인터럽트 요청 신호
인터럽트를 요청하는 신호
인터럽트 요청을 수용하기 위해서는 플래그 레지스터의 인터럽트 플래그가 활성화 되어 있어야 한다.
인터럽트 플래그
하드웨어 인터럽트를 받아들일지 말지 결정하는 플래그
인터럽트 플래그가 불가능으로 설정되어 있다면 인터럽트가 와도 무시된다.
하지만 정전, 하드웨어 고장으로 인한 인터럽트 등 막을 수 없는 인터럽트는 우선순위가 높아 인터럽트 플래그에 관계 없이 인터럽트가 받아들여진다.
인터럽트 서비스 루틴 (ISR)
인터럽트를 처리하기 위한 프로그램
인터럽트 핸들러라고도 부른다.
해당 인터럽트를 어떻게 처리해야 할지에 대한 정보가 담긴 프로그램
CPU가 인터럽트를 처리한다 == 인터럽트 서비스 루틴을 실행하고 이전 작업으로 다시 돌아온다
인터럽트 벡터
인터럽트 서비스 루틴을 식별하기 위한 정보
인터럽트 벡터로 인터럽트 서비스 루틴의 시작 주소를 알 수 있다.

=> 인터럽트 신호 발생 -> 인터럽트 플래그가 활성화 되어 있다면 -> 작업을 백업(스택 영역에)하고, 인터럽트 벡터 참조하여 인터럽트 서비스 루틴 실행 -> 백업 해둔 작업 복구 -> 이전 작업 재개

[혼공학습단 11기] 혼공컴운 1주차 미션

R.silver — Fri, 5 Jan 2024 14:43:20 +0900

[혼공학습단 11기] 스터디 활동과 도서별 커리큘럼 안내 » 혼자 공부하는 책 (hanbit.co.kr)

[혼공학습단 11기] 스터디 활동과 도서별 커리큘럼 안내

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주차별 미션

1주차 기본 미션

1. P.51 확인 문제 3번

다음 설명의 빈칸에 들어갈 알맞은 내용을 써 보세요

프로그램이 실행되려면 반드시 [ ___ ]에 저장되어 있어야 합니다.

정답

메모리 (P.40 참고)

해설

메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품이다.
그렇기에 만약 프로그램이 실행되기 위해서는 반드시메모리에 해당 프로그램의 명령어와 데이터가 저장되어 있어야 한다.

2. P.65 확인 문제 3번

1101의 음수를 2의 보수 표현법으로 구해보세요

정답

0011

해설

2의 보수 표현법: 이진수로 음수를 표현하는 방법

[과정]
1. 모든 0과 1을 뒤집기
2. 뒤집은 수에 1 더하기

-> 1101 -> 0010 -> 0010 + 0001 -> 0011

1주차 선택 미션

P.100의 스택과 큐의 개념을 정리하기

스택 (stack)

한쪽 끝이 막혀있는 저장 공간
막혀 있지 않은 부분으로 데이터를 저장하고, 데이터를 빼내는 방식
-> LIFO 방식: 나중에 저장한 데이터를 가장 먼저 빼내는 데이터 관리 방식(후입선출)

in ↓↓ ↑↑out

data 2

data 1

data 0

push # 새로운 데이터 저장 
pop # 데이터 출력 (가장 마지막에 넣은 데이터 출력)

큐 (queue)

양쪽이 뚫려 있는 저장 공간
한쪽으로 데이터를 저장하고, 다른쪽으로 데이터를 꺼내는 방식
-> FIFO 방식: 가장 먼저 저장된 데이터부터 빼내는 데이터 관리 방식 (선입 선출)

↓↓ in ↓↓

data 2

data 1

data 0

↓↓ out ↓↓

push # 새로운 데이터 저장 
pop # 데이터 출력 (가장 처음에 넣은 데이터 출력)

[혼공컴운] chapter 03. 명령어

R.silver — Fri, 5 Jan 2024 14:28:24 +0900

03-1. 소스 코드와 명령어

고급 언어와 저급 언어

고급 언어: 사람을 위한 언어
저급 언어: 컴퓨터를 위한 언어
- 예) 기계어, 어셈블리어
기계어: 0과 1의 명령어 비트로 이루어진 언어

고급 언어로 작성된 소스 코드는 반드시 저급 언어(명령어)로 변환되어야 한다

컴파일 언어와 인터프리터 언어

컴파일 방식: 소스 코드 전체를 저급 언어로 변환 -> 목적코드 생성
인터프리터 방식: 소스 코드를 한 줄씩 실행

목적 파일 vs 실행 파일

목적 파일: 목적 코드로 이루어진 파일
실행 파일: 실행 코드로 이루어진 파일
링킹: 목적 코드를 실행 코드로 변환하는 과정

03-2. 명령어의 구조

연산 코드와 오퍼랜드

명령어 = 연산 코드 + 오퍼랜드
연산 코드 (== 연산자): 명령어가 수행할 연산
오퍼랜드 (== 피연산자): 연산에 사용할 데이터, 데이터가 저장된 위치
연산 코드 필드: 연산 코드가 담기는 영역
오퍼랜드 필드: 오퍼랜드가 담기는 영역

오퍼 랜드

연산에 사용할 데이터, 데이터가 저장된 위치
오퍼랜드 필드 == 주소 필드

0-주소 명령어: 오퍼랜드 0개인 명령어
1-주소 명령어: 오퍼랜드가 1개인 명령어
0~3까지 존재

연산 코드

명령어가 수행할 연산

데이터 전송
- move, store, load(fetch), push, pop
산술/논리 연산
- add/substract/multiply/divide
- increment/decrement
- and/or/not
- compare
제어 흐름 변경
- jump
- conditional jump
- halt
- call
- return
입출력 제어
- read(input)
- write(output)
- start io
- test io

주소 지정 방식

오퍼랜드와 연산 코드를 담을 수 있는 공간은 한정되어 있음
오퍼랜드의 값을 다 담기 보다 주소를 활용하여 데이터의 위치를 가르킴

유효 주소: 연산의 대상이 되는 데이터가 저장된 위치
주소 지정 방식: 연산에 사용된 데이터의 위치를 주소를 사용하여 찾는 방법

다양한 주소 지정 방식

즉시 주소 지정 방식

연산에 사용할 데이터 저장
연산에 사용할 데이터를 오퍼랜드 필드에 직접 명시
연산에 사용할 데이터들을 메모리, 레지스터로부터 찾는 과정이 없기에 다른 방식들 보다 빠르다

직접 주소 지정 방식

유효 주소 (메모리 주소) 저장
오퍼랜드 필드에 유효 주소를 직접적으로 명시하는 방식
즉시 주소 지정 방식보다 표현할 수 있는 데이터의 크기가 커짐
그러나 여전히 오퍼랜드 필드의 길이가 연산 코드의 길이만큼 짧아져 표현할 수 있는 유효 주소에 제한이 있다

간접 주소 지정 방식

유효 주소의 주소 저장
유효 주소의 주소를 오퍼랜드 필드에 명시
표현할 수 있는 유효 주소의 범위가 직접 주소 지정 방식 보다 넓어짐
그러나 두 번의 메모리 접근이 필요하여 앞서 설명한 방식들보다 느림

레지스터 주소 지정 방식

유효 주소 (레지스터 이름) 저장
직접 주소 지정 방식과 유사하게 레지스터를 오퍼랜드 필드에 직접 명시
cpu 외부 메모리에 접근하는 것 보다 빠름
표현할 수 잇는 레지스터 크기에 제한이 생길 수 있음

레지스터 간접 주소 지정 방식

유효 주소를 저장한 레지스터 저장
연산에 사용될 데이터를 메모리에 저장하고
그 주소를 레지스터에 담고
그 주소를 오퍼랜드 필드에 저장하는 방식
간접 주소 지정 방식 보다 바르다

+) 스택과 큐

스택 (stack)

in ↓↓ ↑↑out

data 2
data 1
data 0

push # 새로운 데이터 저장 
pop # 데이터 출력 (가장 마지막에 넣은 데이터 출력)

큐 (queue)

↓↓ in ↓↓

data 2
data 1
data 0

↓↓ out ↓↓

push # 새로운 데이터 저장 
pop # 데이터 출력 (가장 처음에 넣은 데이터 출력)

[혼공컴운] chapter 02. 데이터

R.silver — Fri, 5 Jan 2024 14:27:07 +0900

| 참고 도서: 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제

02-1. 0과 1로 숫자를 표현하는 방법

정보 단위

비트 (bit): 가장 작은 정보 단위
바이트(byte): 8비트
킬로바이트(kB): 1000byte
메가바이트(MB): 1000kB
기가바이트(GB): 1000MB
테라바이트(TB): 1000GB
워드: CPU가 한 번에 처리할 수 있는 데이터의 크기

이진법
이진법: 0과 1으로 모든 숫자를 표현 하는 방법
음수 표현: 2의 보수법 + flag 사용

십육진법

이진법으로 모든 숫자를 표현하면 숫자의 길이가 너무 길어짐 & 이진법으로 변환하기 쉬움-> 십육진법으로 해결
15를 넘어가는 시점에서 올림

0x--으로 표시
이진수 -> 십육진수: 네자리씩 십육진수로 변환하고 이어 붙이기
십육진수 -> 이진수: 한 자리씩 이진수로 변환하고 이어 붙이기

02-2. 0과 1로 문자를 표현하는 방법

문자 집합과 인코딩

문자 집합: 컴퓨터가 인식하고 표현할 수 있는 문자의 모음
문자 인코딩: 문자를 0과 1로 면환하기
문자 디코딩: 0과 1을 문자로 변환하기

아스키 코드

초창기 문자 집합 중 하나
영어 알파벳, 아라비아 숫자, 일부 특수 문자 포함
7비트로 표현 -> 128개의 문자 표현 가능

EUC-KR

대표적인 완성형 인코딩 방식
초성, 중성, 종성이 모두 결합된 한글 단어에 2바이트 크기의 코드 부여

한글을 표현하기 위한 두 가지 인코딩 방식

완성형 인코딩: 초성, 중성, 종성의 조합으로 이루어진 완성된 글자에 고유한 코드를 부여하는 방식
조합형 인코딩: 초성, 중성, 종성에 각각 코드를 부여하여 이들의 조합으로 글자 코드를 완성하는 방식

CP949

DUC-KR이 모든 한글 문자를 표현할 수 없기에 등장한 인코딩 방식
그러나 한글 전체를 표현하기에는 부족

유니코드와 UTF-8

유니코드: 모든 언어를 아우르는 문자 집합
UTF-8: 유니코드를 인코딩 하는 방식

[혼공컴운] chapter 01. 컴퓨터 구조 시작하기

R.silver — Fri, 5 Jan 2024 14:25:46 +0900

| 참고 도서: 혼자 공부하는 컴퓨터 구조+운영체제

01-1. 컴퓨터 구조를 알아야 하는 이유

컴퓨터 구조 이해를 통해 문제 해결 능력 향상
성능/용량/비용을 고려하여 개발 가능

01-2. 컴퓨터 구조의 큰 그림

컴퓨터 구조 지식

컴퓨터가 이해하는 정보
컴퓨터의 네 가지 핵심 부품

컴퓨터가 이해하는 정보

데이터: 0 과 1로 이루어진 정보
명령어: 데이터를 움직이고 컴퓨터를 작동시키는 정보
=> 명령어: 컴퓨터 작동 정보, 데이터: 재료

컴퓨터의 4가지 핵심 부품

중앙처리장치 (CPU)
주기억장치 (메모리 - RAM, ROM, ...)
보조기억장치
입출력장치

1. 메모리

현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장하는 부품
=> 실행되기 위해서는 반드시 메모리에 프로그램이 저장되어 있어야 한다
주소: 메모리 속 값의 위치 정보

프로그램이 실행되기 위해서는 반드시 메모리에 저장되어 있어야 한다
메모리는 현재 실행되는 프로그램의 명령어와 데이터를 저장한다
메모리에 저장된 값의 위치는 주소로 알 수 있다

2. CPU

메모리에 저장된 명령어를 읽어 들이고, 읽은 명령어를 해석, 실행하는 부품

ALU: 계산하는 부품
레지스터: CPU 내부의 작은 임시 저장 장치, 정보 임시 저장
제어장치: 제어 신호를 내보내고 명령어를 해석하는 장치

CPU는 메모리에 저장된 값을 읽어 들이고, 해석, 실행하는 장치이다
CPU에는 ALU, 레지스터, 제어장치가 있다
ALU는 계산 장치, 레지스터는 임시 저장 장치, 제어장치는 제어 신호를 보내고 명령어를 해석하는 장치

3. 보조기억장치

메모리보다 크기가 크고 전원이 꺼져도 내용을 잃지 않는 저장 장치

주기억장치: 실행할 데이터
보조기억장치: 보관할 데이터

4. 입출력장치

컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치

5. 메인보드와 시스템 버스

메인 보드 (마더보드): 컴퓨터의 핵심 부품들을 연결하는 판
시스템 버스: 메인보드에 연결된 보드와 정보를 주고 받는 통로 (4가지 핵심 부품 연결)
- 주소 버스: 주소를 주고 받는 통로
- 데이터 버스: 명령어, 데이터를 주고 받는 통로
- 제어 버스: 제어 신호를 주고 받는 통로

인증용 테스트 글

R.silver — Wed, 30 Aug 2023 23:37:11 +0900

코드트리 아이디: parkeb555

BFS

R.silver — Tue, 25 Apr 2023 10:57:34 +0900

Breadth First Search

너비 우선 탐색

가까운 노드부터 탐색하는 알고리즘

큐 자료구로를 사용하는 것이 정석

(인접한 노드를 큐에 넣으면 먼저 들어온 것이 먼저 나가게 되므로 가까운 노드부터 탐색할 수 있다)

사용하는 경우 (유형)

연결된 그래프를 탐색하는 경우

최단 거리(최소 횟수)를 구하는 경우 (현재 노드에서 가까운 곳을 먼저 찾기 때문)

그래프의 규모가 크지 않고 시작 지점으로부터 대상이 멀지 않은 경우

cf) 경로의 특징을 저장하는 경우에는 DFS 사용 (BFS는 경로의 특징을 가질 수 없다)

동작 방식

탐색 시작 노드를 큐에 삽입하고 방문 처리
큐에서 노드를 꺼내 인접 노드 중 방문하지 않은 노드를 모두 큐에 삽입하고 방문처리
2번을 더 이상 수행할 수 없을 때까지 반복

code

# 스택을 사용하기에 
# deque 라이브러리를 사용하는 것이 좋다 
from collections import deque

def bfs(graph, start, visited):
    # 큐 생성 
    queue = deque([start])
    # 방문 처리 
    visited[start] = True

    # 큐에 값이 있다면 
    while queue:
        # 가장 먼저 들어온 노드 출력 
        v = queue.popleft()
        print(v, end = ' ')
        # 인접한 노드 모두 방문 
        for i in graph[v]:
            # 방문하지 않은 노드라면 
            if not visited[i]:
                # 큐에 추가
                queue.append(i)
                # 방문처리 
                visited[i] = True

graph = [
    [],
    [2, 3, 8],
    [1, 7],
    [1, 4, 5],
    [3, 5],
    [3, 4],
    [7],
    [2, 6, 8],
    [1, 7]
]

visited = [False] * 9

bfs(graph, 1, visited)

예제

1260번: DFS와 BFS

첫째 줄에 정점의 개수 N(1 ≤ N ≤ 1,000), 간선의 개수 M(1 ≤ M ≤ 10,000), 탐색을 시작할 정점의 번호 V가 주어진다. 다음 M개의 줄에는 간선이 연결하는 두 정점의 번호가 주어진다. 어떤 두 정점 사

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2178번: 미로 탐색

첫째 줄에 두 정수 N, M(2 ≤ N, M ≤ 100)이 주어진다. 다음 N개의 줄에는 M개의 정수로 미로가 주어진다. 각각의 수들은 붙어서 입력으로 주어진다.

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2468_안전 영역

R.silver — Mon, 24 Apr 2023 23:47:11 +0900

문제

2468번: 안전 영역 (acmicpc.net)

2468번: 안전 영역

재난방재청에서는 많은 비가 내리는 장마철에 대비해서 다음과 같은 일을 계획하고 있다. 먼저 어떤 지역의 높이 정보를 파악한다. 그 다음에 그 지역에 많은 비가 내렸을 때 물에 잠기지 않는

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접근 방식

1. 상하좌우를 돌며 내린 비의 양보다 높은 곳이 있는지 파악한다 -> DFS 활용

2. 높다면 방문처리 한 뒤 return True

3. 낮다면 return False

이 과정을 가장 높은 지역 크기 만큼 반복 (내리는 비의 양)

주의할 점

1. 재귀 함수 범위에 주의하자

# 재귀 함수 범위를 늘려주는 코드 
import sys
sys.setrecursionlimit(10**7)

2. 제공된 graph를 사용하여 방문처리를 하는 것보단 새로운 방문 배열을 만들어 활용하자

graph를 복사하는 방향으로 처리하는 것 보다 간편하다

3. 확인할 비의 양의 범위를 (가장 낮은 지대 ~ 가장 높은 지대 + 1)으로 지정한다면

가장 낮은 지대보다 적은 양의 비가 내렸을 때를 판단할 수없다 -> (0 ~ 가장 높은 지대 + 1)의 범위로 돌리자!

정답 코드

# 재귀함수 범위 늘리기
import sys
sys.setrecursionlimit(10**7)

n = int(input())
graph = []
for _ in range(n):
    graph.append(list(map(int, input().split())))

res = []

# 상하좌우돌며 제시된 값보다 큰 연결된 지역 확인
def dfs(x, y, rain, visited):
    # 예외처리
    if x < 0 or x >= n or y < 0 or y >= n:
        return False

    # 상하좌우 돌기
    if graph[x][y] > rain and visited[x][y] == False:
        # 방문처리
        visited[x][y] = True
        dfs(x, y - 1, rain, visited)
        dfs(x, y + 1, rain, visited)
        dfs(x - 1, y, rain, visited)
        dfs(x + 1, y, rain, visited)
        return True
    return False

maximun = max(map(max, graph))
# minimum = min(map(min, graph))

    # minimum 부터 반복하면 minimum 보다 작은 값일 때 판단할 수 없음
# for k in range(minimum, maximun + 1):
for rain in range(maximun + 1):
    visited = [([False] * (n + 1)) for _ in range(n + 1)]
    cnt = 0
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            if dfs(i, j, rain, visited):
                cnt += 1
    res.append(cnt)

print(max(res))

2667_단지번호붙이기

R.silver — Mon, 24 Apr 2023 19:55:21 +0900

2667번: 단지번호붙이기 (acmicpc.net)

2667번: 단지번호붙이기

<그림 1>과 같이 정사각형 모양의 지도가 있다. 1은 집이 있는 곳을, 0은 집이 없는 곳을 나타낸다. 철수는 이 지도를 가지고 연결된 집의 모임인 단지를 정의하고, 단지에 번호를 붙이려 한다. 여

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접근 방법

상하좌우를 모두 돌며 집이 연결되어 있는지 확인 -> DFS 사용

1. 노드 == 1이면 0으로 변경하고 상, 하, 좌, 우 확인 후 return True

2. 노드 == 0 이면 return False

3. global 변수를 사용하여 상하좌우 확인할 때 집의 개수 추가

주의 할 점

1. 상하좌우를 확인 할 때 범위를 넘어갈 수 있으므로 미리 예외 처리 하기

2. graph 값 int 로 변환하기

정답 코드

# dfs
# 1. 단지 수 세기
# 2. 단지 내 집의 개수를 오름차순 출력

# 입력 받기
n = int(input())
graph = []
for _ in range(n):
    graph.append(list(input()))

# 단지 내 집의 수 계산 변수
cnt = 0
# 결과를 담을 리스트
result = []

def dfs(x,y):
    global cnt
    # 예외처리
    if x < 0 or x >= n or y < 0 or y >= n:
        return False
    # 1이면 방문
    if int(graph[x][y]) == 1:
        cnt += 1
        # 방문 처리
        graph[x][y] = 0
        dfs(x, y - 1)
        dfs(x, y + 1)
        dfs(x - 1, y)
        dfs(x + 1, y)
        return True
    return False

for i in range(n):
    for j in range(n):
        if dfs(i, j):
            result.append(cnt)
            cnt = 0

result.sort()
print(len(result))
for i in result:
    print(i)

DFS

R.silver — Mon, 24 Apr 2023 13:27:51 +0900

Depth First Search

깊이 우선 탐색

그래프의 깊은 부분을 우선적으로 탐색하는 알고리즘

특정 경로로 탐색하다가 특정 상황에서 최대한 깊숙히 들어가 노드를 방문한 뒤, 다시 돌아가 다른 경로로 탐색하는 알고리즘

다음 분기로 넘어가기 전 해당 분기를 완벽하게 탐색하는 방법

BFS 보단 느리다 (단순 검색 속도)

백트래킹과 연관된다

DFS를 사용하는 경우

모든 노드를 방문하고자 할 때

순회를 하고자 할 때

경로에 특징을 저장해야 할 때

검색 대상 그래프가 클 때

cf) 최단거리는 BFS가 유리

동작 방식

탐색 시작 노드를 스택에 삽입하고 방문 처리
스택의 최상단 노드에 방문하지 않은 인접 노드가 있으면 그 인접 노드를 스택에 넣고 방문 처리
방문하지 않은 인접 노드가 없으면 스택에서 최상단 노드를 꺼냄
2번을 더 이상 수행할 수 없을 때 까지 반복

방문 처리

스택에 한 번 삽입되어 처리된 노드가 다시 삽입되지 않도록 체크하는것

방문처리로 인해 각 노드를 한 번씩만 처리할 수 있다

시간 복잡도

O(N), N: 데이터의 개수

code

def dfs(graph, v, visited):
    visited[v] = True # 방문 처리 
    print(v, end=' ') # 방문 노드 출력 
    for i in graph[v]: # 인접 노드 방문 
        if not visited[i] # 방문 한 적이 없으면 
            dfs(graph, i, visited) # dfs 호출 

graph = [
    [],
    [2, 3, 8],
    [1, 7],
    [1, 4, 5],
    [3, 5],
    [3, 4],
    [7],
    [2, 6, 8],
    [1, 7]
]

visitd = [False] * 9

dfs(graph, 1, visited)

예제

1260번: DFS와 BFS

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2178번: 미로 탐색

첫째 줄에 두 정수 N, M(2 ≤ N, M ≤ 100)이 주어진다. 다음 N개의 줄에는 M개의 정수로 미로가 주어진다. 각각의 수들은 붙어서 입력으로 주어진다.

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android 버튼으로 unity 실행하기

R.silver — Wed, 12 Apr 2023 13:10:23 +0900

안드로이드 프로젝트에서 버튼을 누르면 유니티가 실행되도록 하는 방법

요약

1. 유니티에서 게임을 export 한다

2. 안드로이드에서 export 한 게임을 Library로 추가한다

3. 추가한 Library를 안드로이드 액티비티와 연결한다

Unity에서 게임 export 하는 방법

1. 유니티 접속

2. file → build setting → android → player setting

player setting

위의 사진과 같이 설정해 준다

패키지 이름 변경해주는 것도 잊지 말아야 한다

3. x 로 페이지 나가기

4. export 설정해서 추출하기

unity export

export 한 게임을 안드로이드에서 library로 추가하는 방법

build.gradle (project)에 아래 코드 추가

  flatDir {
      dirs "${project(':unityLibrary').projectDir}/libs"
  }

2. build.gradle (app)에 아래 코드 추가

// dependency 아래 
implementation project(':unityLibrary')
implementation fileTree(dir: project(':unityLibrary').getProjectDir().toString() + ('\\libs'), include: ['*.jar'])

// 추가 
minSdk 22 //== unity 에서 설정한 minSdk 값으로 설정 해야 한다

3. gradle.properties 에 아래 코드 추가

#### unity
unityStreamingAssets=.unity3d, google-services-desktop.json, google-services.json, GoogleService-Info.plist

4. local.properties에 아래 코드 추가

자신의 컴퓨터에 설치된 sdk, ndk의 위치를 작성해야 한다

sdk.dir=C\:\\Users\\pebis\\AppData\\Local\\Android\\Sdk
ndk.dir=C\:\\Users\\pebis\\AppData\\Local\\Android\\Sdk\\ndk\\25.2.9519653

위 코드는 윈도우 주소 명기법, 맥은 다른 방식

5. setting.gradle에 아래 코드 추가

// unity library 추가하는 코드 
include ':unityLibrary'
// export 한 게임의 unityLibrary 디렉토리 위치를 명시 - 컴퓨터에 따라 다름
project(':unityLibrary').projectDir=new File("C:\\CookAndroid\\Project\\UnityTest\\unityLibrary")

export 한 파일 안에 unityLibrary 디렉토리의 위치를 명시하는 것

6. snyc 맞추고 build 하면 unityLibrary가 추가된다

추가된 unityLirary

추가한 library를 안드로이드 activity와 연결하는 방법

1. unityLibrary/java 아래에 unityPlayerActivity가 존재

이 액티비티를 안드로이드 액티비티와 연결하면 된다

unityPlayerActivity

// 예시 코드 - java
// UnityHandlerActivity에서 버튼을 누르면 UnityPlayerActivity (게임) 실행 

public class UnityHandlerActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_unity_handler);

        Button buttonClick = findViewById(R.id.button);
        buttonClick.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                Intent intent = new Intent(UnityHandlerActivity.this, UnityPlayerActivity.class);
                startActivity(intent);
            }
        });
    }
}

결과

참고 자료

https://youtu.be/sf54tOAkmzU

[자바의 정석] chapter06. 객체지향 프로그래밍1 (2)

R.silver — Fri, 10 Feb 2023 14:13:49 +0900

오버로딩 (overloading)

오버로딩이란?

한 클래스 내에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것 ⇒ 메서드 오버로딩

오버로딩의 조건

메서드 이름이 같아야 한다
매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다

이름이 같더라도 매개변수가 다르기에 메서드가 구분될 수 있다.

조건을 만족시키지 않으면 중복 정의로 간주되어 컴파일 에러가 발생한다

반환 타입을 통해서만 구별되므로 반환타입은 영향을 미치지 않는다 (반환타입만 다르면 함수 중복으로 간주된다)

매개변수의 순서가 다르더라도 오버로딩된다

// 오버로딩 가능 
long add (int a, long b);
long add (long a, int b);

사용자가 매개변수의 순서를 외우지 않아도 되지만

add(3,3)과 같이 호출할 경우 어느 메서드가 호출된 것인지 판단할 수 없어 컴파일 에러가 발생한다

오버로딩의 예

println

매개변수로 지정하는 값의 타입에 따라 호출되는 println 메서드가 달라진다

오버로딩의 장점

메서드가 이름으로만 구별된다면 한 클래스내의 메서드들은 모두 이름이 달라야 한다

예를 들어 println 메서드는 매개변수의 타입에 따라 println(), printlnBoolean(), printlnChar() 등으로 구별 되어야 한다

하지만 오버로딩을 통해 여러 메서드들을 하나의 메서드로 정의할 수 있다면 기억하기 쉽고, 이름을 짧게 할 수 있어 오류의 가능성을 줄일 수 있다.

두번째 장점은 메서드의 이름을 절약할 수 있다는 것이다

가변인자(varargs)와 오버로딩

메서드의 개수를 동적으로 지정해줄 수 있는 것

타입... 변수명 의 형식으로 선언

public PrintStream printf(String format, Object... args) {...}

가변인자는 항상 마지막에 선언해야 한다

가변인자인지 아닌지 구별할 방법이 없기에 컴파일 에러가 발생한다

가변인자를 사용하여 선언된 메서드를 호출할 때 인자를 개수를 가변적으로 할 수 있다

(없어도 되고, 배열을 넣어도 된다)

가변인자는 내부적으로 배열을 사용하기에 가변인자가 선언된 메서드를 호출할 때마다 배열이 새로 생성된다 (비효율적)

파라미터로 배열 vs 가변인자

메서드의 파라미터로 배열을 준다면 반드시 인자를 주어야 하기에 인자를 생략할 수 없다

그러나 가변인자로 파라미터를 준다면 인자가 없어도 되기에 인자를 생략할 수 있다

주의할 점

가변인자를 선언한 메서드를 오버로딩하면

메서들를 호출했을 때 구분되지 못하는 경우가 발생하기에 주의해야 한다

가능하면 가변인자를 사용한 메서드는 오버로딩하지 않는 것이 좋다

static String concatenate (String delim, String... args) {
	String result = "";
	for (String str: args) {
		result += str + delim;
	}
	return result;
}

static String concatenate (String... args) {
	return concatenate("", args);
}

두 함수를 구별할 수 없기에 컴파일 에러가 발생한다

생성자 (Constructor)

생성자란?

인스턴스가 생성될 때 호출되는 인스턴스 초기화 메서드

인스턴스 변수의 초기화 작업에 주로 사용되며

생성시 실행되어야 할 작업을 위해서도 사용된다

메서드와 유사하지만 리턴값이 없다는 것이 다르다

생성자 조건

생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다
생성자는 리턴 값이 없다

클래스이름(타입 변수명, 타입 변수명, ...) {
	// 인스턴스 생성시 수행될 코드, 
	// 주로 인스턴스 변수의 초기화 코드를 적는다
}

// 매개변수가 없는 생성자 
class Card {
	Card() {
	...
	}

// 매개변수가 있는 생성자 
class Card(String k, int num) {
	...
}

연산자 new가 인스턴스를 생성하는 것이지

생성자가 인스턴스를 생성하는 것이 아니다

인스턴스를 생성하는 과정

Card c = new Card();

new 연산자에 의해 메모리(heap)에 Card 클래스의 인스턴스가 생성
생성자 Card()가 호출되어 수행
연산자 new의 결과로, 생성된 Card의 인스턴스 주소가 반환되어 참조변수 c에 저장

new Card()에서 Card()가 생성자였던 것!

기본 생성자 (default constructor)

모든 클래스에는 반드시 하나 이상의 생성자가 정의되어 있어야 한다

컴파일시 소스파일(*.java)에 생성자가 하나도 정의되어 있지 않은 경우

컴파일러는 자동적으로 아래와 같은 기본 생성자를 추가하여 컴파일한다

클래스이름() {}

// example
Card {]

특별히 초기화되는 작업이 필요하지 않다면 컴파일러가 제공하는 기본 생성자를 사용하는 것도 좋다

그러나 기본 생성자는 정의되어 있는 생성자가 하나도 없을 경우에만 생성되므로

기본 생성자를 사용하고 싶다면 직접 정의해주어야 한다

매개변수가 있는 생성자

생성자도 메서드처럼 매개변수를 선언하여 인스턴스의 초기화 작업에 사용할 수 있다

각기 다른 값으로 초기화되어야 하는 경우에 매개변수가 있는 생성자를 사용하면 된다

장점

인스턴스 생성과 동시에 초기화 가능 (원하는 값으로)
코드를 간결하고 직관적으로 작성할 수 있다

클래스를 작성할 때 다양한 생성자를 제겅하여 인스턴스 생성 후에 별도로 초기화를 하지 않도록 하는 것이 바람직하다

class Car {
	String color;
	String gearType;
	int door;

	Car() {} // 자동으로 기본 생성자가 생성되지 않기에 직접 추가 
	Car(String c, String g, int d) {
		color = c;
		gearType = g;
		door = d;
		}
}

생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this

같은 클래스의 멤버들 간에 서로 호출할 수 있는 것 처럼

생성자 간에도 서로 호출이 가능하다

조건

생성자의 이름으로 클래스 이름 대신 this를 사용
한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 대에는 반드시 첫 줄에서만 호출 가능
(생성자 내에서 초기화 작업 도중 다른 생성자를 호출하면, 호출된 다른 생성자 내에서도 멤버변수들을 초기화 하므로 다른 생성자들을 호출하기 이전의 초기화 작업이 무의미해진다)

같은 클래스 내의 생성자들은 일반적으로 서로 관계가 깊어서 서로 호출하도록 하여 유기적으로 연결해주면 더 좋은 코드를 얻을 수 있다

수정이 필요한 경우 보다 적은 코드만을 변경하면 되므로 유지보수가 쉬워진다

Car() {
	this ("white", "auto", 4); // Car(String color, String gearType, int door) 호출
}

Car(String color, String gearType, int door) {
	this.color = color;
	this.gearType = gearType;
	this.door = door;
}

this

인스턴스 자신을 가리키는 참조변수

this 를 통해 인스턴스 변수에 접근할 수 있다 (인스턴스멤버만 사용 가능 - static 메서드가 호출된 시점에 인스턴스가 존재하지 않을 수 있기에)

staic 메서드는 인스턴스와 관련 없는 작업을 하므로 인스턴스에 대한 정보가 필요없다

생성자의 매개변수로 선언된 변수의 이름과 생성자의 매개변수로 생성된 변수의 이름이 동일한 경우에는 인스턴스 변수 this를 사용하여 구분해준다

this.color: 인스턴스 변수

color: 매개변수로 정의된 지역변수

생성자의 매개변수로 인스턴스변수들의 초기값을 제공받는 경우가 많기에 매개변수와 인스턴스 변수의 이름이 일치하는 경우가 자주 있다

이럴 경우에는 매개 변수의 이름을 다르게 하는 것 보다 this를 사용하여 구별되도록 하는 것이 더 명확하고 이해하기 쉽다

<aside> this - 참조변수 인스턴스 자신을 가리키는 참조변수, 인스턴스의 주소가 저장 모든 인스턴스메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재

</aside>

<aside> this(). this(매개변수) - 생성자 생성자, 같음 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용

</aside>

둘은 비슷하게 생겼지만 완전히 다른 것 (참조변수와 생성자)

생성자를 이용한 인스턴스의 복사

현재 사용하고 있는 인스턴스와 같은 상태의 인스턴스를 만들고 싶을 때 생성자를 활용할 수 있다

두 인스턴스가 같은 상태이다 == 인스턴스의 모든 인스턴스 변수가 동일한 값을 가지고 있다

인스턴스의 상태를 전혀 모르더라도 인스턴스를 복사할 수 있다

class Car {
	...
	// 인스턴스의 복사를 위한 생성자 
	Car(Car c) {
		color = c.color;
		gearType = c.gearType;
		door = c.door;
	}
	...

	// 기존 생성자를 활용한 복사 생성자 
	Car(Car c) {
		this(c.color, c.gearType, c.door);
	}
}

인스턴스를 생성할 때는 결정해야 하는 것

클래스 - 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할 것인가?
생성자 - 선택한 클래스의 어떤 생성자로 인스턴스를 생성할 것인가?

변수의 초기화

변수를 선언하고 처음으로 값을 저장하는 것

가능하면 선언과 동시에 적절한 값으로 초기화 하는 것이 좋다

초기화를 하지 않으면

멤버변수는 기본값으로 초기화되지만,

지역변수는 반드시 사용자가 초기화 해주어야 한다

<aside> 멤버변수와 배열의 초기화는 선택적이지만, 지역변수의 초기화는 필수적이다

</aside>

멤버변수의 초기화 방법

명시적 초기화 (explicit initialization)
생성자 (constructor)
초기화 블럭(initialization block)클래스 초기화 블럭; 클래스변수를 초기화 하는데 사용
인스턴스 초기화 블럭: 인스턴스변수를 초기화 하는데 사용

명시적 초기화 (explicit initalization)

변수를 선언과 동시에 초기화 하는 것

여러 초기화 방법 중 가장 우선적으로 고려

초기화 블럭(initialization block)

인스턴스 초기화 블럭인스턴스를 생성할 때 마다 (생성자와 같이, 생성자보다 먼저)
인스턴스변수의 복잡한 초기화에 사용
클래스 초기화 블럭클래스가 메모리에 로딩될 때 한번만 수행
클래스 변수의 복잡한 초기화에 사용

클래스가 처음 로딩될 때 클래스 변수들이 자동적으로 메모리에 만들어지고, 곧바로 클래스 초기화블럭이 클래스변수들을 초기화

작성 방법

인스턴스 초기화 블럭
클래스 내에 블럭을 만들고 코드 작성
클래스 초기화 블럭
인스턴스 초기화 블럭 앞에 static 붙이기

초기화 블럭 내에서는 조건문, 반복문, 예외 처리 등을 자유롭게 사용할 수 있다

명시적 초기화로 부족한 경우 초기화 블럭을 사용

class InitBlock {
	static { 
		//클래스 초기화 블럭 
	}
	{
		//인스턴스 초기화 블럭
	}
	...
}

인스턴스 변수의 초기화는 주로 생성자를 이용하고

인스턴스 초기화 블럭은 모든 생성자에서 공통으로 수행되어야 하는 코드를 넣는다

{
	// 인스턴스 초기화 블럭 
	// 모든 생성자에서 사용되는 코드
	count++;
	serialNo = count;
}

Car() {
	color = "white";
	gearType = "Auto";
}

Car(String color, String gearType) {
	this.color = color; 
	this.gearType = gearType;
}

코드의 중복을 줄여 오류의 가능성을 줄여준다

재사용성을 높이고 중복이 제거된다 ⇒ 객체 지향 프로그래밍이 추구하는 목표

멤버변수의 초기화 시기와 순서

클래스 변수 인스턴스 변수

초기화 시점	단 한번 클래스가 처음 로딩될 때	인스턴스가 생성될 때마다 각 인스턴스별로 초기화
초기화 순서	기본값 → 명시적초기화 → 클래스 초기화 블럭	기본값 → 명시적 초기화 → 생성자

class InitTest {
	// 명시적 초기화 
	static int cv = 1;
	int iv = 1;

	// 클래스 초기화 블럭 
	static { cv = 2; }
	// 인스턴스 초기화 
	{ iv = 2; }
	// 생성자 
	InitTest() {
		iv = 3;
	}
}

[자바의 정석] chapter06. 객체지향 프로그래밍1 (1)

R.silver — Fri, 10 Feb 2023 14:13:15 +0900

객체지향언어

객체지향언어의 역사

기본 이론

실제 세계는 사물(객체)로 이루어져 있으며, 발생하는 모든 사건들은 사물간의 상호작용이다

객체지향언어

주요 특징

코드의 재사용성이 높다
새로운 코드를 작성할 때 기존의 코들를 이용하여 쉽게 작성할 수 있다
코드의 관리가 용이하다
코드간의 관계를 이용해서 적은 노력으로 쉽게 코드를 변경할 수 있다
신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다
제어자와 메서드를 이용해서 데이터를 보호하고 올바른 값을 유지하도록 하며, 코드의 중복을 제거하여 코드의 불일치로 인한 오동작을 방지할 수 있다

코드의 재사용성이 높고 유지보수가 용이하다라는 특징은 프로그램 개발, 유지보수에 드는 시간과 비용을 획기적으로 개선하였다

재사용성, 유지보수, 중복 코드 제거라는 3가지 관점에서 객체 지향 개념을 이해한다면 보다 쉽게 접근 가능

클래스와 객체

클래스와 객체의 정의와 용도

클래스는 객체의 설계도, 틀

객체를 생성하는 데에 클래스가 사용되며, 객체는 클래스에 정의된 대로 생성됨

클래스정의

객체를 정의해 놓은 것

클래스 용도

객체를 생성하는 데 사용

프로그래밍에서 객체

클래스에 정의된 내용대로 메모리에 생성된 것

객체의 정의

실제로 존재하는 것, 사물 혹은 개념

객체의 용도

객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름

유,무형의 객체가 있음

클래스는 객체를 생성되는 데 사용하는 것일 분 객체 자체는 아니다

tv 설계서가 tv가 아닌 것과 같이

객체를 사용하기 위해서는 클래스로부터 객체를 생성하는 과정이 선행되어야 한다

이러한 특성으로 클래스를 한 번만 잘 만들어 둔다면 객체를 생성할 때마다 고민하지 않아도 된다

그냥 사용하면 된다

JDK는 유용한 클래스를 기본적으로 제공한다

객체와 인스턴스

클래스로 객체 만들기== 인스턴스화 (instantiate)

클래스로 만든 객체 == 인스턴스 (instance)

인스턴스와 객체는 동일한 의미이지만,

객체는 모든 인스턴스를 대표하는 포괄적 의미, 인스턴스는 어떤 클래스로부터 만들어 진 것인지를 강조하는 보다 구체적인 의미

클래스 → 인스턴스화 → 인스턴스(객체)

객체의 구성요소 - 속성과 기능

객체 == 속성과 기능의 집합 == 객체의 멤버 (member)

클래스 == 객체를 정의한 것 ⇒ 클래스에는 객체의 모든 속성과 기능의 정의 되어 있음

속성 → 멤버 변수

기능 → 메서드

인스턴스의 생성과 사용

// 인스턴스 생성
클래스 변수명; // 객체를 참조하기 위한 참조변수 선언 
변수명 = new 클래스명(); // 객체 생성 후 객체의 주소를 참조변수에 저장 

Tv t;
t = new Tv();

참조 변수를 생성만 하고 인스턴스를 생성하지 않고 연결하지 않으면, 해당 참조 변수로 아무 것도 할 수 없다

new() 코드를 작성해주어야 클래스의 인스턴스가 메모리의 빈 공간에 생성된다

= 대입 연산자로 생성된 객체의 주소 값을 참조변수에 저장해야 한다

참조 변수 선언
객체 생성
객체의 주소를 참조 변수에 저장

인스턴스는 오직 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며

참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야 한다

같은 클래스로부터 생성되었더라고 각 인스턴스의 속성(멤버변수)는 서로 다른 값을 유지할 수 있다

...
Tv t1 = new Tv();
Tv t2 = new Tv();

t2 = t1; // t1, t2는 동일한 인스턴스를 가리킴
// t2가 가리키던 인스턴스는 더 이상 사용할 수 없다 
...

참조변수에는 하나의 값(주소)만이 저장될 수 있다

둘 이상의 참조변수가 하나의 인스턴스를 참조하는 것은 가능하지만

하나의 참조변수가 여러 개의 인스턴스를 가지는 것은 불가능하다

객체 배열

객체를 배열로 묶는 것

객체의 주소가 저장된다

즉, 객체 배열은 참조변수들을 하나로 묶은 참조 변수 배열

Tv t1, t2, t3;

Tv [] tvArr = new Tv[3]; // 객체 배열 - 아직 객체가 저장되지 않았음

객체 배열의 각 요소는 참조변수의 기본값인 null로 자동 초기화

각 배열의 칸에 객체의 주소를 저장할 수 있다

가장 많이 받는 질문

객체 배열만 생성해 두고 객체를 생성햇는데 에러가 발생합니다!

⇒ 객체 배열을 생성하고 객체를 넣어야 한다

Tv [] tvArr = new tvArr[3]; // 객체 배열 생성 

// 객체를 각 요소에 저장 
// 방법 1 - 각 인덱스에 직접 접근 
tvArr[0] = new Tv();
tvArr[1] = new Tv();
tvArr[2] = new Tv();

// 방법 2 - 배열의 초기화 블럭 사용 
Tv[] tvArr = {new Tv(), new Tv(), new Tv()};

// 방법 3 - for 문 사용 
for (int i = 0 ; i < 3; i ++) 
	tvArr[i] = new Tv();

배열에는 한 종류의 객체만 저장할 수 있다.

여러 종류의 객체를 하나의 배열에 저장하기 위해서는…?

⇒ 다형성(polymorphism) 사용

클래스의 또 다른 정의

1. 클래스 - 데이터와 함수의 결합

변수: 하나의 데이터를 저장할 수 있는 공간
배열: 같은 종류의 여러 데이터를 하나의 집합으로 저장할 수 있는 공간
구조체: 서로 관련된 여러 데이터를 종류에 관계없이 하나으 ㅣ집합으로 저장할 수 있는 공간
클래스: 데이터와 함수의 결합 (구조체 + 함수)

2. 클래스 - 사용자정의 타입 (user-defined type)

사용자 정의 타입: 프로그래머가 서로 관련된 변수를 묶어 하나의 타입으로 새로 추가하는 것

기본형의 개수가 8개로 정해져 있지만 참조형의 개수가 정해져 있지 않은 이유

// 비객체지향적 코드 
// 매번 시 분 초를 각각 정의해주어야 한다 
int hour1, hour2, hour3;
int minute1, minute2, minute3;
float second1, second2, second3;

int [] hour = new int[3];
int [] minute = new int [3];
float [] second = new float[3];

// 객체지향적 코드 
// 시 분 초를 하나의 클래스로 묶어 정의 
Time t1 = new Time();
Time t2 = new Time();
Time t3 = new Time();

Time [] t = new Time[3];
t[0] = new Time();
t[1] = new Time();
t[2] = new Time();

시, 분, 초 데이터를 하나로 묶는 것을 넘어서

해당 데이터의 제약 조건까지 모두 반영할 수 있다

(추가 제약 조건 - 시분초의 범위 제약)

객체지향 언어가 아닌 언어에서는 추가적인 조건까지 반영하기 쉽지 않다

객체지향 언어에서 제어자를 사용한다면 위와 같은 추가 제약 조건들을 설정할 수 있다

제어자를 통해 직접 멤버 변수에 값을 지정하는 것을 허용하지 않고, 메서드를 통해서만 값을 변경할 수 있도록 할 수 있다.

public class Time {
	private int hour;
	private int minute;
	private float second;

	public int getHour() {return hour;}
	public int getMinute() {return minute;}
	public float getSecond() {return second;}

	// 직접 값 변경하는 거 제어 & 유효성 검증 
	public void setHour(int h) {
		if (h < 0 || h > 23) return;
		hour = h;
	}

	public void getMinute(int m) {
		if (m < 0 || m > 59) return;
		minute= h;
	}

	public void getSecond(int s) {
		if (s < 0 || s > 23) return;
		second= s;
	}
}

변수와 메서드

선언위치에 따른 변수의 종류

변수의 종류

클래스 변수, 인스턴스 변수, 지역 변수

⇒ 변수가 선언된 위치가 변수의 종류를 결정한다

지역변수멤버 변수를 제외한 나머지 변수들은 모두 지역변수
메서드 영역에 선언된 변수
클래스 변수
static이 붙은 멤버 변수
인스턴스 변수
static 이 붙지 않은 변수

class Var
{
	int iv; // 인스턴스 변수 
	static int cv; // 클래스 변수 

	void method()
	{
		int lv = 0; // 지역 변수 
	}
}

변수의 종류 선언 위치 생성시기

calss variable	class area	클래스가 메모리에 올라갈 때
instance variable	class area	인스턴스가 생성되었을 때
local variable	class area를 제외한 영역
(메서드, 생성자, 초기화 블럭 내부)	변수 선언문이 수행되었을 때

1. 인스턴스 변수

클래스 영역에 선언

클래스의 인스턴스를 생성할 때 생성

인스턴스 변수의 값을 불러오기 위해서는 인스턴스를 생성해야 한다

인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야 한느 경우, 인스턴스 변수로 선언

2. 클래스 변수

인스턴스 변수 앞에 static 키워드 붙여 생성

모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유하게 된다

한 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야 하는 속성일 때 사용

(클래스를 저장하는 변수라는 의미가 아님)

클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않고도 바로 사용할 수 있다

// 클래스 변수 사용 방법
클래스이름.클래스변수
Var.cv; // Var 클래스의 클래스 변수 cv 사용

클래스가 메모리에 로딩될 때 생성되어 종료될 때 까지 유지

public을 붙이면 전역변수 성격을 갖는다

참조변수의 선언, 객체의 생성 등 클래스 정보가 필요할 때 메모리에 클래스가 로딩된다

3. 지역 변수

매서드 내에서만 사용 가능한 변수

메서드가 종료되면 소멸되어 사용불가

블럭을 벗어나면 소멸되어 사용할 수 없다

클래스 변수와 인스턴스 변수

게임 카드를 클래스로 정의할 때

무늬 숫자는 인스턴스 변수로 정의,

카드의 크기는 클래스 변수로 정의하면 된다

(모든 카드들이 카드의 크기를 공유하기 때문)

인스턴스 변수는 인스턴스.변수명 으로 사용하고,

클래스 변수는 클래스명.변수명으로 사용한다 (클래스 변수를 인스턴스명.클래스변수명 으로도 사용할 수 있지만 혼동할 수 있기에 클래스명.변수명으로 사용하는 것이 바람직하다)

인스턴스 변수는 인스턴스가 생성될 때 마다 생성되므로 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지할 수 있지만, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로, 항상 공통된 값을 갖는다.

메서드

특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은것

입력값, 출력값 모두 없을 수도 있다

메서드가 내부적으로 어떤 과정을 거쳐 결과를 내는 지는 전혀 몰라도 된다.

오직 입, 출력 값만 알면 된다 (메서드를 블랙 박스라고 부르는 이유)

메서드를 사용하는 이유

높은 재사용성 (reusabiliy)다른 프로그램에서도 사용할 수 있다
한번 만들어 둔 메서드는 몇 번이고 호출 할 수 있으며,
중복된 코드의 제거소스코드의 길이도 짧아지고, 수정해야 할 코드의 양 또한 줄어들어 오류가 발생할 가능성도 줄어든다
반복되는 문장들을 하나의 메서드로 작성하여 중복된 코드를 제거할 수 있다
프로그램의 구조화main 메서드는 프로그램의 전체 흐름이 한 눈에 들어올 정도로 단순하게 구조화 하는 것이 중요하다
내용이 없는 메서드를 작업 단위로 만들어 놓고, 하나씩 완성해나가는 것도 좋은 방법
큰 규모의 프로그램에서는 문장들을 작업단위로 나눠서 여러 개의 메서드에 담아 프로그램의 구조를 단순화 시키는 것이 필수적이다

메서드의 선언과 구현

메서드 = 선언부 + 구현부

// 선언부 
반환타입 메서드이름 (타입변수명, 타입변수명, ...)
// 구현부 
{
		// 메서드 호출시 수행될 코드
}

int add(int a, int b) {
	int result = a + b;
	return result;
}

메서드 선언부 (method declaration, method header)

메서드 선언부 = 메서드 이름 + 매개변수 선언 + 반환타입

메서드의 선언부는 후에 변경사항이 발생하지 않도록 신중히 작성

선언부가 변경되면 호출되는 모든 곳도 변경해야 하기 때문

매개변수 선언 (parameter declaration)

메서드가 작업을 수행하는 데 필요한 값들을 선언

필요한 값의 개수만큼 선언하여 쉼표로 구분

여러 변수의 타입이 같아도 변수의 타입을 생략할 수 없다

입력해야 할 값의 개수가 많은 경우 배열이나, 참조변수를 사용하면 된다

메서드의 이름 (method name)

명명규칙을 반영하여 메서드의 이름을 작성하면 된다

동사인 경우가 많으며

이름만으로 메서드의 기능을 알 수 있도록 함축적으로 작성하는 것이 좋다

반환 타입 (return type)

메서드의 작업 결과의 타입을 적는다

반환 값이 없으면 void를 적는다

메서드의 구현부(method body_

메서드 선언부 다음에 오는 괄호 == 메서드의 구현부

return 문

반환 타입이 void가 아닌 경우 구현부 안에 return 반환값;을 반드시 작성해야 한다

return 타입은 반환타입과 일치하거나 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다

단 하나의 값만 반환할 수 있다

지역 변수 (local variable)

메서드 안에 선연된 변수

매개변수도 매서드 내에 선언된 것이므로 지역변수이다

다른 메서드에 선언되었다면 변수의 이름이 같더라도 다른 변수이다

메서드의 호출

메서드를 호출해야만 구현부의 문장들이 수행된다

main 메서드는 프로그램 실행 시 os에 의해 자동적으로 호출된다

// 메서드 호출 방법 
메서드이름 (값1, 값2, ...); 

int res = add(3, 5);

인자 (argument)와 매개변수 (parameter)

메서드를 호출할 때 지정해주는 값인 인자의 개수는

호출된 메서드에 선언된 매개변수의 수와 일치해야 한다.

메서드가 호출되면서 매개변수에 대입되므로, 인자의 타입은 매개변수의 타입과 일치하거나 자동형변환이 가능한 것이어야 한다

반환 타입이 void 가 아닌 경우 반환 값을 대입연산자로 변수에 저장하는 것이 보통이지만,

저장하지 않아도 괜찮다

메서드의 실행 흐름

같은 클래스 내의 메서드끼리는 참조변수를 사용하지 않고도 서로 호출이 가능하지만 static 메서드는 같은 클래스 내의 인스턴스 메서드를 호출 할 수 없다

클래스에 선언된 메서드를 호출하기 위해서는 클래스의 인스턴스를 생성한 뒤 참조변수를 통해 호출해야 한다

MyMath mm = new MyMath();
int res = mm.add(1,3); // 호출한 자리를 반환값이 대신하고 변수에 저장된다

main 메서드에서 add 메서드를 호출한다
호출시 지정한 인자들이 add의 매개변수 a, b에 복사 (대입)된다
메서드 add의 괄호 안에 있는 문장들이 순서대로 실행된다
메서드 add의 모든 문장이 실행되거나 , return 문을 만나면 호출한 메서드로 돌아와 이후의 문장들을 실행한다

메서드가 호출되면 지금까지 실행중이던 메서드는 실행을 잠시 멈추고, 해당 메서드의 작업이 마무리 되면 다시 실행된다

return 문

현재 실행중인 메서드를 종료하고 호출한 메서드로 되돌아간다

원래 반환값을 필수로 작성해주어야 하지만 컴파일러가 마지막에 return; 을 자동적으로 추가하기 때문에 필수로 작성하지 않아도 괜찮다

그러나 반환값이 void가 아닌 경우에는 반드시 return 문을 작성해야 한다

반환값(return value)

반환값으로 반드시 변수가 와야 하는 것은 아니다

수식이 와도 상관 없다

매개변수의 유효성 검사

메서드의 구현부를 작성할 대 가장 먼저 해야 하는 일은 매개변수의 값의 유효성을 검사하는 것이다

메서드를 작성할 때 호출하는 사람이 잘 넘기겠지 라는 생각을 절대로 가져서는 안된다

타입만 맞으면 어떠한 값이라도 넘어올 수 있기 때문에 가능한 모든 경우의 수에 대해 대비한 코드를 작성해야 한다

적절하지 않은 값이 매개변수를 통해 넘어온다면

매개변수의 값을 보정하던가, return을 사용하여 작업을 중단해야 한다

JVM의 메모리 구조

응용프로그램이 실행되면, JVM은 시스템으로부터 메모리를 할당받고, 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다

1. 메서드 영억

프로그램 실행 중 어떤 클래스가 사용되면 JVM은 해당 클래스의 클래스 파일 (*.class)을 읽어 분석하여 클래스에 대한 정보 (class data)를 이곳에 저장한다

이 때, 그 클래스의 클래스 변수도 함께 저장된다

2. 힙(heap)

인스턴스가 생성되는 공간 (인스턴스 변수들이 생성되는 공간)

실행 중 생성되는 모든 인스턴스는 이곳에 생성된다

3. 호출스택(call stack 또는 execution stack)

메서드 작업에 필요한 메모리 공간 제공

메서드가 호출되면 호출된 메서드를 위한 메모리 할당

작업 중간중간 지역변수 (매개변수 포함) 들과 연산의 중간 결과 등을 저장하는 데 사용

작업을 마치면 할당된 메모리공간은 반환되어 비워짐

각 메서드를 위한 작업 공간은 서로 구분되며, stack 처럼 쌓인다

다음 메서드가 stack 영역에 들어오면 기존 메서드는 작업을 중단하고 새로 들어온 메서들를 작동시킨다.

호출스택에 가장 상위에 있는 메서드가 현재 실행중인 메서드이며, 나머지는 대기상태 메서드이다.

호출스택의 특징

메서드가 호출되면 수행에 필요한 만큼의 메모리를 스택에 할당받는다
메서드가 수행을 마치고 나면 사용했던 메모리를 반환하고 스택에서 제거된다
호출스택의 제일 위에 있는 메서드가 현재 실행중인 메서드이다
아래에 있는 메서드가 바로 위의 메서드를 호출한 메서드이다

반환타입이 있는 메서드는 종료되면서 결과값을 자신을 호출한 메서드(caller) 에게 반환한다

기본형 매개변수와 참조형 매개변수

메서드를 호출할 때 매개변수로 지정한 값을 메서드의 매개변수에 복사하여 넘겨준다

매개변수 타입이

기본형이면 값이 복사되고

참조형이면 인스턴스 주소가 복사된다

참조형의 경우 인스턴스 주소가 복사되는 것이기에 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다 (기본형은 읽기만 가능)

class Data {int x;}

... 
Data d = new Data();
d.x = 10;
change(d.x); // 200 - 복사된 값의 값이 변경됨 (원본은 변경 안됨)
System.out.println(d.x); // 10 - 그대로 

...

// 기본형 변수의 값을 변경
static void change(int x) {
	x = 200;
	System.out.println(x);
}

class Data {int x;}

... 
Data d = new Data();
d.x = 10;
change(d); // 200 - 객체 차제를 넘김
System.out.println(d.x); // 200 - 객체에 저장된 값이 변경됨 

...

// 매개변수를 참조형으로 선언 
// 참조형 변수의 값을 변경 
static void change(Data d) {
	d.x = 200;
	System.out.println(d.x);
}

참조형 매개변수를 활용하면 반환값이 없어도 메서드의 실행결과를 얻어올 수 있다

int add (int a, int b) {
	return a + b; 
}

void add (int a, int b, int [] result) {
	result[0] = a + b;
}

참조형 반환타입

반환타입 또한 참조형이 될 수 있다

모든 참조형 타임의 값은 객체의 주소이므로 정수의 값이 반환되는 것 일 뿐이다

반환타입이 참조형이라는 것은

메서드가 객체의 주소를 반환한다는 것을 의미

class Data {int a;}

... main ...

Data d = new Data();
d.x = 10;

Data d2 = copy(d);

...

static Data copy(Data d) {
	Data tmp = new Data();
	tmp.x = d.x;

	return tmpl
	}
}

재귀 호출 (recursive call)

메서드의 내부에서 메서드 자신을 호출하는 것

메서드 입장에선느 자기 자신을 호출하는 것이나 다른 메서드를 호출하는 것이나 동일하다

호출된 메서드는 call by value를 통해 원래의 값이 아닌 복사된 값으로 작업, 호출된 메서드와 관계없이 독립적인 작업이 가능

재귀 호출에서 종료 조건이 없다면 무한히 반복되기 때문에 종료조건을 잊지 않고 작성해야 한다 재귀 호출은 반복문과 유사하기에 대부분의 재귀호출은 반복문으로 작성하는 것이 가능하다

(그렇다면 반복문을 재귀로 변경하는 것도 가능하다는 소리!)

반복문보다 재귀호출의 수행시간이 더 오래걸린다 (매개변수 복사, 종류 후 복귀할 주소 저장 등등 필요)

재귀호출을 사용하는 이유

논리적 간결함

재귀 호출은 비효율적이므로 재귀호출에 드는 비용보다 재귀호출의 간결함이 주는 이득이 충분히 큰 경우에만 사용해야 한다

클래스 메서드 (static 메서드)와 인스턴스 메서드

클래스 메서드 인스턴스 메서드

staic 키워드 사용

static 키워드 미사용

클래스 메서드도 클래스 변수와 마찬가지로 객체를 생성하지 않고도 클래스이름.메서드이름(매개변수) 형태로 호출이 가능하다

인스턴스 메서드는 인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉 메서드의 작업을 수행하는데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다

인스턴스 변수는 인스턴스를 생성해야만 만들어지므로

인스턴스 메서드 역시 인스턴스를 생성해야만 호출할 수 있다

반면에 인스턴스와 관계없는 (인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는) 메서드를 클래스 메서드 (static 메서드)로 정의한다

인스턴스 변수를 사용하지 않는다고 반드시 클래스 메서드로 정의해야 하는 것은 아니지만 특별한 이유가 없는 한 그렇게 하는 것이 좋다

클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다
클래스 변수 (static 변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다
클래스가 메모리에 올라갈 때 이미 자동적으로 생성
클래스 메서드 (static 메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다클래스 메서드는 인스턴스가 없어도 사용 가능하기에 인스턴스 변수가 존재하지 않을 수도 있다하지만 인스턴스 변수나 인스턴스메서드에서 static이 붙은 멤버를 사용하는 것은 가능하다
그래서 클래스 메서드에 인스턴스 메서드 사용을 금지하는 것이다
인스턴스 변수는 인스턴스가 반드시 존재해야 한다
메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다static 을 붙이지 않은 인스턴스 메서드는 실행 시 호출되어야 할 메서드를 찾는 과정이 필요하기에 시간이 더 걸린다
- 클래스 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통된 값을 유지해야 하는 것이 있는지 살펴보고 있으면 staitc
- 작성한 메서드 중 인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는 메서드의 static을 붙을 것을 고려한다
메서드 호출 시간이 짧아지므로 성능이 향상된다

+) Math 클래스의 메서드는 모두 클래스 메서드 (인스턴스 변수 없고, 수행하는데 필요한 모든 값들을 매개변수로 받아 처리)

클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출

클래스 멤버가 인스턴스 멤버를 참조, 호출하기 위해서는 인스턴스를 생성해야 한다

∵ 인스턴스 멤버가 존재하는 시점에 클래스 멤버는 항상 존재하짐나, 클래스 멤버가 존재하는 시점에 인스턴스 멤버가 존재하지 않을 수도 있기에

// 아래와 같이 축약 가능 
int result = new MemberCall().instanceMethod1();

// 이 경우 참조변수를 사용하지 않았기 땜누에 생성된 MemberCall 인스턴스는 더 이상 사용 불가

[자바의 정석] chapter 05. 배열 array

R.silver — Fri, 10 Feb 2023 14:12:21 +0900

배열 (array)

배열(array)이란?

같은 타입의 여러 변수를 하나의 묶음으로 다루는 것

// 5개의 int를 저장할 수 있는 배열
int [] score = new int[5];
// score은 배열을 다루는 데 필요한 참조 변수 O, 저장공간 X

저장공간이 연속적으로 배치되어 있다

배열의 선언과 생성

// 선언 방법 1
// 타입 [] 변수이름;
int [] score;

// 선언 방법 2
// 타입 변수이름[];
int score[];

배열의 생성

배열을 선언하는 것은 단지 생성된 배열을 다루기 위한 참조변수를 위한 공간을 만드는 것

매열을 생성해야만 비로소 값을 저장할 수 있는 공간이 만들어지는 것이다

	선언	생성
역할	참조 변수를 위한 공간 할당	값을 저장할 수 있는 공간 할당
방법	타입 [] 변수이름;	변수이름 = new 타입 [길이];
예시	int [] score;	score = new int[5];

// 선언과 동시에 생성하는 방법 
int [] score = new int [5];

배열의 길이와 인덱스

배열의 요소(elememt): 생성된 배열의 각 저장공간

접근 방법: 배열이름 [인덱스]

인덱스는 배열의 요소마다 붙여진 일련번호

배열에 값을 저장하고 읽어오는 방법은 변수와 동일하지만 변수 이름 대신 인덱스를 사용한다는 것이 다르다

인덱스의 값으로 상수 대신 변수, 수식도 가능하다 (인덱스 범위를 넘어서지 않도록 주의하자)

배열의 길이

배열의 길이는 양의 정수여야 하며, 최대값은 int 형 타입의 최대값이다

길이가 0인 배열을 생성 할 수도 있다 → 꽤나 유용한 방법 (이후에 나옴)

배열이름.length

JVM이 모든 배열의 길이를 별도로 관리한다

배열이름.length을 통해 배열의 길이에 대한 정보를 얻을 수 있다

int [] arr = new int [5];
int tmp = arr.length;

배열의 길이는 한 번 설정하면 변경할 수 없기에 배열이름.length는 상수이다

for 문의 조건식에 배열의 길이를 직접 작성하는 것 보다 배열이름.length 을 사용하는 것이 좋다

int [] score = new int [5];

for (int i = 0 ; i < score.length; i++ ) {
        System.out.println(score[i]);
}

배열의 길이 변경하기

배열의 공간의 부족한 경우에는

더 큰 길이의 새로운 배열을 생성하고
기존 배열의 내용을 새로운 배열에 복사한다

처음부터 배열의 길이를 넉넉하게 잡아 배열을 새로 생성하는 상황이 적게 발생하도록 해야 한다

(기존 길이의 2배 정도가 좋다)

배열의 초기화

배열은 생성과 동시에 자동적으로 자신의 타입에 해당하는 기본값으로 초기화된다

원하는 값으로 초기화 하고 싶을 땐 각 요소에 접근하여 값을 지정하면 된다

인덱스로 접근

 int [] score = new int [5];
 score [0] = 100;

for 문으로 인덱스 접근

 for (int i = 0 ; i < score.length; i++) 
     score[i] = i * 10  + 50;

초기화 문법 사용

 int [] score = new int [] {1, 2, 3, 4, 5}; //배열의 길이를 명시하지 않아도 된다 

 // new 타입[] 생략 - 배열의 선언과 생성을 함께 하는 경우만 가능 
 // parameter로 int 배열을 받는 경우에도 동일 
 int [] score = {1, 2, 3, 4, 5};

 // 괄호 안에 아무 것도 넣지 않으면 길이가 0인 배열 생성 
 // 참조변수의 기본값은 null, 배열을 가리키는 참조변수는 null 대신 길이가 0인 배열로 초기화한다 
 int [] score = new int[0];
 int [] score = new int [] {};
 int [] score = {};

배열의 출력

배열에 저장된 값을 확인할 때도 for문을 사용하면 된다

for 문 사용

 int [] iArr= {1, 2, 3, 4, 5};

 for (int i = 0; i < iArr.length; i++ ) {
     System.out.println(iArr[i]);

Arrays.toString(배열이름)

 int [] iArr ={1, 2, 3, 4, 5};

 System.out.println(Arrays.toString(iArr));
 // [1, 2, 3, 4, 5]

 System.out.println(iArr);
 // I@123123bb -> 타입@주소 
 // char 배열은 예외적으로 바로 배열의 값을 출력할 수 있다

배열의 복사

for 문을 이용

int [] arr = new int [5];
int [] tmp = new int [arr.length * 2];

for (int i = 0 ; i < arr.length; i++)
    tmp[i] = arr[i]; // arr의 값 복사 

arr = tmp; // 참조 변수 arr이 tmp를 가리키도록 변경 -> arr와 tmp가 같은 배열을 가리킴
// 배열은 참조변수를 통해서만 접근 할 수있기에 자신을 가리키는 참조 변수가 없는 배열은
// 사용할 수 없다 -> 쓸모가 없어지면 JVM의 가비지 컬렉터에 의해 자동적으로 제거

System.arraycopy()를 이용

지정된 범위의 값들을 한 번에 통째로 복사

각 요소들이 연속적으로 저장되어 잇다는 배열의 특성 때문에 가능

for 문 보다 효율적이다

// num[0] 에서 numNum[0] 으로 num.length 개의 데이터를 복사 
// 크기 주의 (여유 공간이 없으면 error 발생)
System.arraycopy(num, 0, newNum, 0, num.length);

배열의 활용

총합과 평균

최대값과 최소값

섞기

임의의 값으로 배열 채우기

정렬하기

빈도수 구하기

등등

String 배열

String 배열의 선언과 생성

String [] name = new String [3]; // 각 요소는 null로 초기화

String 배열의 초기화

int 배열과 동일한 방법으로 초기화

배열의 각 요소에 문자열을 지정하면 된다

String [] name = new String [3];
name [0] = "Park"; // 원래 name[0] = new String("Park")이어야 하지만 String 은 예외

String [] name2 = new String[] {"Park", "kim"};
String [] name3 = {"Park", "kim"}; // new String[] 생략

String 배열과 같이 기본형 배열이 아닌 경우 배열에 저장되는 것은 객체의 주소이다

char 배열과 String 클래스

문자열은 char 배열과 동일한 의미

그러나 자바에서는 char 배열이 아닌 String 클래스를 이용하여 문자열을 처리한다

→ char 배열에서 여러 기능을 추가한 것이 String 클래스이기 때문

중요! String 객체는 읽을 수만 있을 뿐 내용을 변경할 수는 없다

String str = "java";
str = str + "8"; // 문자열은 변경할 수 없으므로 새로운 내용의 문자열이 생성됨 
System.out.println(str);

char 배열과 String 클래스의 변환

char [] chArr = {'A', 'B', 'C'};
String str = new String(chArr); // char -> String
char[] tmp = str.toCharArray(); // String -> char

커맨드 라인을 통해 입력 받기

프로그램을 실행할 때 클래스 이름 뒤에 공백문자로 구분하여 여러 개의 문자열을 프로그램에 전달 할 수 있다

c:\jdk1.8\work>java MainTest abc 123

커맨드라인을 통해 입력된 두 문자열은 String 배열에 담겨 MainTes 클래스의 main 메서드의 매개변수( args)에 전달된다

공백으로 구분되기에 공백이 있는 경우 “로 감싸야 한다

커맨드라인에 매개변수를 입력하지 않으면 크기가 0인 배열이 생성되어 args.length의 값은 0이 된다. 매개변수가 입력되지 않아 배열을 생성하지 않으면 args의 값이 null이 될 것이고 args를 사용하는 모든 코드에서 에러가 발생한다

그러나 JVM이 입력된 매개변수가 없을 때 null 대신 크기가 0인 배열을 생성해서 args에 전달하여 오류가 발생하지 않게 되었다

다차원 배열

2차원 배열의 선원과 인덱스

2차원 배열은 배열의 배열의 값으로 되어 있다

// 방법 1
int [][] score;

// 방법 2
int score [][];

// 방법 3
int [] score [];

주로 테이블 형태의 데이터를 담는데 사용된다

2차원 배열의 index

배열이름[행idx][열idx]

2차원 배열의 초기화

int [][] arr = new int [][] {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
int [][] arr = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; // 줄 바꿈 해주는 것이 좋다

System.out.println(arr.length); // 2 -> 배열의 배열이라는 것을 생각하면 된다 
System.out.println(arr[0].length); // 3

가변 배열

2차원 이상의 다차원 배열을 생성할 때 전체 배열 차수 중 마지막 차수의 길이를 지정하지 않고 추후에 각기 다른 길이의 배열을 생성함으로써 고정된 형태가 아닌 보다 유동적인 가변 배열을 설정할 수 있다

int [][] score = new int [5][]; // 두번째 차원의 길이 지정 안함 
score [0] = new int[3]; // 다른 크기로 생성 가능 
score [1] = new int[2];
score [2] = new int[6];

다차원 배열의 활용

좌표에 x 표하기

빙고

행렬의 곱셈

단어 맞추기

[자바의 정석] chapter 04. 조건문과 반복문 (if, switch, for, while, statement)

R.silver — Wed, 18 Jan 2023 23:05:55 +0900

chap 04. 조건문과 반복문

제어문 (control statement)
프로그램의 흐름을 바꾸는 역할

1. 조건문 - if, switch

조건식 + {}으로 구성

조건식의 연산결과에 따라 실행할 문장이 달라져 프로그램의 실행흐름을 변경할 수 있다

1.1 if 문

조건문이 true이면 {} 안의 문장 수행

if (조건식) {
    // 조건식 == true 일 때 실행 
}

조건식

일반적으로 비교연산자와 논리연산자로 구성

등가 연산자 (==) 대신 대입 연산자 (=)를 사용하지 않도록 주의하자

조건식의 결과는 반드시 true, false가 되어야 한다

블럭 {}

{}을 사용하여 여러 문장을 하나의 단위로 묶을 수 있다

이것을 블럭이라 한다

} 다음에 ;을 붙이지 않는다는 것에 주의하자

블럭 안의 문장들은 탭으로 들여쓰기 하는 것이 좋다

블럭 안에 한 문장만 넣거나 문장을 넣지 않을 수 있는데 이 때는 괄호를 생략할 수 있다 (혹은 한 줄로 작성할 수 있다)

그러나 생략하지 않고 작성하는 것이 좋다.

이후에 새로운 문장이 추가 될 때 수정이 용이하기 때문이다. (실수 주의!)

1.2 if-else 문

조건식의 결과가 false 일 때, else 블럭의 문장이 실행된다

if (조건식) {
    // 조건식 == true 일 때 실행될 문장
} else {
    // 조건식 == false 일 때 실행될 문장 
}

두 개의 if문을 항상 if-else 문으로 변경할 수 있는 것은 아니다

그러나 변경이 가능하다면 변경하는 것이 좋다.

조건식 검사 횟수를 줄일 수 있기에 효율적이고, 간결하게 코드를 작성할 수 있다.

1.3 if-else if문

처리해야 할 경우가 세가지 이상일 때 사용

if (조건식1) {
    // 조건식1 == true 일 때 실행될 문장
} else if (조건식2) {
    // 조건식2 == true 일 때 실행될 문장
}
else { // 생략 가능 
    // 어느 조건도 만족하지 못할 때 실행될 문장 
}

if-else if문이 여러개의 if문을 합쳐놓은 것이지만

조건식을 바꾸지 않고 여러 개의 if문으로 쪼개 두기만 하면 전혀 다른 코드가 된다는 것에 주의하자

1.4 중첩 if문

if문 블럭 내에 또 다른 if문을 포함시키는 것

중첩 횟수의 제한은 없다

if (조건식1) {
    // 조건식1 == true 일 때 실행될 문장
    if(조건식2) {
        // 조건식 1, 2가 모두 true 일 때 수행
    } else {
        // 조건식1 == ture && 조건식2 == false 일 때 수행 
} else {
    // 조건식1 == false 일 때 수행
}

중첩 if문은 들여쓰기를 명확히하여 if문의 범위가 명확히 구분되도록 하는 것이 중요하다

괄호문 생략에 더욱 주의가 필요하다

바깥쪽의 if문과 안쪽의 if문이 엉켜 의도한 바와 다른 결과를 낼 수 있기 때문이다.

// ex1 
if (num >=0)
    if(num!=0)
        sign = '+'l
else 
    sign = '-';

ex1의 else 문은 바깥쪽에 속한 것 처럼 보이지만 괄호가 없기에 가장 가까운 if문에 속하게 된다.

그 결과 원래 의도와는 다르게 ex2 코드와 같이 동작하게 된다

그렇기에 중첩 if문을 작성할 경우 괄호를 넣어 블럭간의 관계를 확실하게 하는 것이 중요하다

1.5 switch 문

if문은 경우의 수가 많아질 수록 else-if를 계속 추가해야 하기에 복잡해지고 여러개의 조건식을 계산 해야 하므로 처리 시간도 많이 걸린다.

이에 비해 switch문은 하나의 조건식으로 많은 경우의 수를 처리할 수 있고, 표현 또한 간결하다

그렇기에 경우의 수가 많은 경우 switch문으로 작성하는 것이 좋다

다만, switch문에는 제약 조건이 있기에 경우의 수가 많아도 if문으로 작성해야 하는 경우가 존재한다

switch문의 작동 순서

조건식 계산
조건식의 결과와 일치하는 case 문으로 이동
이후의 문장 수행
break 문이나 switch문의 끝을 만나면 switch문 전체를 빠져 나간다
만약 조건식의 결과가 일치하는 case 문이 하나도 없다면 default 문으로 이동한다 (생략 가능)

switch문에서 break문은 각 case 의 영역을 구분하는 역할을 한다.

그렇기에 break를 생략하면 case 간의 구분이 없어지므로 다른 break문을 ㅁ나나거나 switch문의 마지막 블럭을 만날 때 까지 나오는 모든 문장을 수행한다

break문을 생략하지 않도록 주의하자

그러나 의도적으로 break 문을 생략하는 경우도 있는데 그 예시는 아래와 같다

// 등급에 맞는 권한을 부여하는 코드 
switch (level) {
    case 3: 
        grantDelete(); // 삭제 권한
    case 2: 
        grantWrite(); //쓰기 권한 
    case 1:
        grantRead(); // 읽기 권한 
}

switch 문의 제약 조건

switch문의 조건식은 결과 값이 반드시 정수여야 하며, 이 값과 일치하는 case문으로 이동하기에 case 문의 값 역시 정수여야 한다.
case 의 조건이 중복되어서는 안된다
case 문은 반드시 상수여야 한다 (변수, 실수, 문자열은 안된다)

⇒ 정리

switch문의 조건식의 결과는 정수 또는 문자열이어야 한다.
case 문의 값은 정수 상수만 가능하며, 중복되지 않아야 한다

만약 조건문에서 부등식이 사용된다면 if문을 switch문으로 변경할 수 없게 된다

또한 조건식의 결과가 실수가 된다면 정수 값으로 변환하여 작성해주어야 한다

switch문의 중첩

switch문도 중첩이 가능하다

break문을 빼먹지 않도록 주의하자

2. 반복문 - for, while, do-while

주어진 조건을 반복하는 동안 주어진 문장들을 반복적으로 수행한다

for 문과 while문은 어느 경우에나 서로 변환이 가능하여 어느 것을 선택해도 괜찮으나,

for 문은 주로 반복횟수를 알고 있을 때 사용한다

2.1 for문

반복 횟수를 알고 있을 때 for 문을 사용하면 적합하다.

for 문의 구조와 수행순서

초기화, 조건식, 증감식, 블럭 으로 구성되어 있다

조건문이 true인 동안 블럭 내의 문장을 반복하다 거짓이되면 반복문을 벗어난다

for (초기화;조건식;증감식) {
    // 조건식이 true 일 경우 동작 
}

초기화

반복문의 사용될 변수를 초기화 하는 부분이며 처음에 한 번만 수행된다

둘 이상의 변수가 필요할 경우 comma(,)를 사용하여 변수를 구분한다

이때, 두 변수의 타입이 같아야 한다

for (int i = 1, j = 0; i < 10; i++) {}

조건식

조건식의 값이 true이면 반복을 계속 진행하고

false 이면 반복을 중단하고, for문을 벗어난다.

주의!

조건식을 잘못 작성하면 블럭 내의 문장이 한번도 수행되지 않거나, 영원히 반복될 수 있다

증감식

반복문을 제어하는 변수의 값을 증가, 감소시키는 식

매 반복마다 변수의 값이 증감식에 의해 점진적으로 변하다가 조건식이 fasle가 되어 for 문을 벗어나게 된다

주로 ++연산자가 사용되지만 -- , += -= 등 다양한 연산자가 사용될 수 있다

증감식도 comma(,)를 사용하여 두 분장을 하나로 이어 사용할 수 있다

초기화, 조건식, 증감식은 모두 생략 할 수 있다.

조건식이 생략된 경우 항상 true가 되어 무한 반복문이 된다

이 경우 블럭 안에 if 문을 넣어 조건을 만족할 때 블럭을 빠져 나올 수 있도록 해야 한다

여러개의 변수를 초기화와 증감식에 사용할 수 있지만 사용되는 변수의 수가 적은 것이 더 효율적이고 간단하다.

변수들의 관계를 잘 파악하여 불필요한 변수의 사용을 줄이는 것이 좋다

나머지 연산자 (%) 는 특정 범위의 값들을 순환하며 반복하고

나누기 연산자 (/) 는 같은 값이 연속적으로 반복된다

중첩 for 문

for 문 안에 다른 for 문을 포함시킬 수 있다

향상된 for문 (enhanced for statement)

for (타입 변수명 : 배열 또는 컬렉션) {
        // 반복할 문장 
}

배열 또는 컬렉션에 저장된 값을 하나씩 반복하며 변수에 저장하기에

타입은 반드시 배열 또는 컬렉션의 요소 타입이어야 한다.

반복문의 괄호 안에서는 해당 변수를 사용하여 코드를 작성한다

// python의 for문을 생각하면 이해하기 쉽다

for (int tmp: arr) {
    System.out.println(tmp);
}

2.2 while 문

조건식이 true인 동안 블럭 내의 문장을 반복한다

while (조건식) {
    // 조건식 == true 일 동안 반복 
}

for문과 while문은 항상 서로 변환이 가능하다

초기화나 증감식이 필요하지 않은 경우라면 while문이 더욱 적합하다

while 문의 조건식은 생략 불가

조건식이 없다면 error 발생 → 항상 참이되도록 하고 싶으면 true를 넣으면 된다

// 무한 반복문 
while (true) {}
for (;;) {}

무한 반복문은 반드시 블럭 안에 종료 조건을 넣어서 빠져나올 수 있게 해야 한다

반복문을 사용하여 지연시간 주는 방법

for (int i = 0 ; i < 2_000_000_000; i++) {}

흔히 하는 실수

for(int i = 0; i < 10; i++ )**;** // 실수로 ';' 을 찍지 않도록 하자
{
    System.out.println("hello");
}

숫자와 %, /

어떤 수를 10으로 나머지 연산하면

마지막 자리를 얻을 수 있다
어떤 수를 10으로 나누면

마지막 한자리가 제거된다

2.3 do-while문

while문의 변형으로 기본적인 구조는 while문과 동일하다

조건식과 블럭의 순서를 변경했다는 차이가 있다.

블럭을 먼저 수행한 뒤 → 조건식을 평가한다

while 문은 블럭이 한 번도 수행되지 않을 수도 있지만

do-while문은 최소한 한번은 실행된다. (실행을 보장한다)

do {
    // 조건식의 연산결과가 참일 때 수행될 문장들 
} while (조건식); // ';' 필수!

반복적으로 사용자의 입력을 받아서 처리할 때 유용하다

2.4 break문

자신이 포함된 가장 가까운 반복문을 벗어난다

if 문과 주로 사용되며 특정 조건을 만족하면 반복문을 벗어날 수 있도록 구성한다

2.5 continue문

반복문 내에서만 사용될 수 있다

반복이 진행되는 도중에 continue문을 ㅁ나나면 반복문의 끝으로 이동하여 다음 반복으로 넘어간다

for 문의 경우 증감식으로 이동하고, ‘

while 문과 do-while문은 조건식으로 이동한다

반복문을 벗어나지 않고 다음 반복으로 넘어가기에 break와 다른다

주로 if문과 사용되며, 특정 조건을 만족하는 경우에 continue문 이후의 문장을 수행하지 않고 다음 반복으로 넘어가 계속 진행하도록 한다

전체 반복 중 특정 조건을 만족하는 경우를 제외하고자 할 때 유용하다

2.6 이름 붙은 반복문

break문은 근접한 단 하나의 반복문만 벗어날 수 있기에

여러개의 반복문이 중첩된 경우에는 break문을 사용하여 중첩 반복문을 완전히 벗어날 수 없다

이때 중첩 반복문의 이름을 붙이고 break문과 continue문에 이름을 지정해줌으로써 하나 이상의 반복문을 벗어나거나 반복을 건너뛸 수 있다

[자바의 정석] chapter 03. 연산자 operator

R.silver — Sun, 8 Jan 2023 16:57:37 +0900

1. 연산자 (operator)

연산을 수행하는 기호

1.1 연산자와 피연산자

연산자 (operator): 연산을 수행하는 기호

피연산자 (operand): 연산의 작업 대상 (변수, 상수, 리터럴, 수식)

연산자는 피연산자로 연산을 수행하고 나면 항상 결과 값을 반환한다

1.2 식과 대입연산자

식: 연산자와 피연산자를 조합하여 계산하고자 하는 바를 표현한 것

식 평가: 식을 계산하여 결과를 얻는 것

작성한 식을 프로그램에 포함시키기: 식의 끝에 ‘;’ 붙이기

평가된 값은 대입 연산자 ’=’를 사용해야만 저장된다

1.3 연산자의 종류

분류1. 산술, 비교, 논리, 대입 연산자

분류2. 단항, 이항, 삼항 연산자

1.4 연산자의 우선순위와 결합 규칙

연산자가 둘 이상일 경우, 연산자의 우선순위에 의해 연산순서가 결정된다

주의해야 할 연산자 우선순위의 예와 설명

x << 2 + 1

<< 연산자는 덧셈 연산자보다 우선순위가 낮기에 해당 식은 x << (2+1)과 같다
data & 0xFF == 0

& 연산자는 == 연산자보다 운선순위가 낮기에 해당 식은 data & (0xFF == 0) 와 같다
x < -1 || x > 3 && x < 5

OR 연산자는 AND 연산자보다 우선순위가 낮기에 해당 식은 x < -1 || (x > 3 && x < 5) 와 같다

수식에 AND와 OR 연산자가 동시에 사용된다면 괄호를 사용하여 순위를 명확히 하는 것이 좋다

+) 괄호는 연산자가 아니다. 연산자의 우선순위를 임의로 정할 때 사용하는 기호이다

연산자의 결합 규칙

왼쪽 → 오른쪽: 대부분의 연산자

오른쪽 → 왼쪽: 단항 연산자, 대입 연산자

****정리****

산술 > 비교 > 논리 > 대입 순서로 연산이 진행된다
단항 > 이항 > 삼항 순서로 연산이 진행된다
단항 연산자와 대입 연산자를 제외한 모든 연산의 진행 방향은 왼쪽 → 오른쪽

1.5 산술 변환 (usual arithmetic conversion)

이항 연산자는 두 피연산자의 타입이 일치해야 연산이 가능하다

대부분의 경우 자동적으로 피연산자의 타입 중 큰 타입으로 형변환이 진행된다

(작은 타입으로 형변환이 될 경우 값이 손실 될 수 있다)

**산술 변환 (일반 산술 변환) 규칙**

두 피연산자의 타입을 같게 일치시킨다 (보다 큰 타입으로 일치)

피연산자의 값 손실을 최소화 하기 위해
피연산자의 타입이 int 보다 작은 타입이면 int로 변환된다

정수를 가장 효율적으로 처리하기 위해

(예를 들어 char, short은 연산 중 오버플로우가 발생할 수 있다)

주의

연산결과의 타입은 피연산자의 타입과 일치한다

int / int → int (연산결과가 실수라면 정수부 부분을 제외한 부분이 버려진다)

2. 단항 연산자

2.1 증감 연산자 ++ --

피연산자에 저장된 값을 1 증가 도는 감소시키는 연산자

오직 대입연산자와 증감연산자만이 피연산자의 값을 변화시킨다

타입	설명	사용 예
전위형	값이 참조되기 전에 증가	j = ++i;
후위형	값이 참조된 후에 증가	j = i++;

증감 연산자가 수식이나 메서드 호출 중간에 포함될 때 차이가 발생한다

독립적인 하나의 문장으로 사용된 경우에는 전위형과 후위형의 차이가 없다

int i = 5, j = 0;

j = i++;
System.out.println("i = " + i + ", j = " + j); // i = 6, j = 5

i = 5, j = 0; 
j = ++i;
System.out.println("i = " + i + ", j = " + j); // i = 6, j = 6

하나의 식에서 증감연산자의 사용을 최소화하고,

식에 두 번 이상 포함된 변수에 증감연산자를 사용하는 것을 피해야 한다

2.2 부호 연산자 + -

피연산자의 부호를 반대로 변경한 결과를 반영하는 연산자

boolean, char 형을 제외한 기본형에서만 사용 가능하다

3. 산술 연산자

주의 할 점 위주로 서술

3.1 사칙 연산자 +-*/

연산결과의 타입은 피연산자의 타입과 일치

int a = 10;
int b = 4;

system.out.println("%d / %d = %d%n", a, b, a / b); // 10 / 4 = 2

나누기 연산에서 두 피연산자가 모두 int 형일 때 연산 결과도 int이기에 소수점 이하는 버려진다

올바른 연산 결과를 얻기 위해선느 피연산자 중 어느 한 쪽을 실수형으로 변경해야 한다

system.out.println("%d / %d = %d%n", a, (float)b, a / (float)b); 
// 10 / 4.000000 = 2.500000

두 피연산자의 타입이 일치하지 않으면 int 타입 보다 범위가 넓은 float 타입으로 일치시킨 후 연산이 수행되기에 연산 결과가 float 형이 된다

0으로 나누기

피연산자가 정수형인 경우, 나누는 수로 0을 사용할 수 없다 → ArithmeticException

부동 소수점 값인 0.0f, 0.0d로 나누는 것은 가능하지만 그 결과는 Infinity이다

명시적 형 변환이 필요한 경우

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = a + b;  // 컴파일 에러 
System.out.println(c);

int형 보다 작은 정수형은 계산시 int형으로 변환 된 뒤 계산이 진행된다

byte는 계산 시 int 형으로 변환되어 a + b의 결과는 int 형이 된다

위의 코드에서 int 형인 연산 결과를 byte에 형 변환 없이 저장하려 했기에 에러가 발생했다

큰 자료형의 값을 작은 자료형의 변수에 저장하려면 명시적으로 형 변환 연산자를 사용해서 변환해주어야 한다

byte c = (byte) (a + b);

형변환시 발생하는 데이터 손실

byte a = 10;
byte b = 30;
byte c = (byte) (a * b);
System.out.println(c); // 44

a * b 의 연산 결과인 300이 출력되지 않고 44가 출력되었다

이는 300이 byte가 표현할 수 있는 값의 범위를 넘어섰기에 발생한 문제로 이를 해결하기 위해서는

큰 값에서 작은 값으로 형 변환을 진행할 때 충분히 큰 자료형을 사용해야 한다

연산 결과를 넘어서는 타입 사용

int a = 1_000_000;
int b = 2_000_000;
long c = a * b; // 전혀 다른 값이 출력됨
System.out.println(c);

연산 결과를 담는 long이 2X10^12을 저장하기에 충분히 크기에 문제가 발생하지 않을 것 같지만 올바르지 않은 결과가 출력된다는 문제가 발생했다

int 타입과 int 타입의 연산 결과는 int 형이기에 연산 결과가 int 형의 범위를 넘어섰기 때문이다

이미 오버플로우가 발생한 값을 아무리 long 타입에 변수에 저장해도 소용이 없다

그러므로 연산 결과가 long 형으로 자동 변환되더라도 올바르지 않은 값이 들어가게 된다

long c = (long)a * b;

올바른 연산 결과를 얻기 위해서는 이와 같이 변수 a 또는 b의 값을 long 형으로 형변환 해야 한다

문자 연산

문자를 숫자로 변환하려면 ‘0’을 빼주면 된다

'2' - '0' -> 50 - 48 -> 2

대문자를 소문자로 변경하려면 32를 빼주고,

소문자를 대문자로 변경하려면 32를 더해주면 된다

char lowerCase = 'a';
char upperCase = (char) (lowerCase - 32);

상수, 리터럴 간의 연산에서의 형변환

char c1 = 'a';
// char c2 = c1 + 1; // 컴파일 에러 
char c3 = 'a' + 1;

상수 또는 리터럴 간의 연산은 컴파일러가 컴파일 이전에 계산해서 대체함으로써 보다 효율적인 코드를 만든다 (실행 과정에서 변하는 값이 아니다)

그러므로 c2는 컴파일러가 미리 계산을 할 수 없기에 형변환을 해주어야 하며,

c3는 리터럴 간의 연산이기에 컴파일러가 미리 계산한다. 그러므로 c3에서는 형 변환이 필요 없다

소수점 n자리까지 꺼내기

(int) (pi * 1000) / 1000f
// (int) (3141,592f) / 1000f
// 3141 / 1000f
// 3.141

int / int의 특성 이용

연산의 의 결과는 int
나눗셈의 결과는 버린다

반올림 하기

(int) (pi * 1000 + 0.5) / 1000.0
// (int) (314**1,5**92f + 0.5) / 1000.0
// (int) (314**2.0**92) / 1000.0
// 314**2** / 1000.0
// 3.142

+) Math.round() 메서드 사용

매개변수로 받은 값을 소수점 첫째자리에서 반올림하는 함수

3.2 나머지 연산자 %

나누는 수에 0을 사용할 수 없다

음수도 허용되나, 부호가 무시되어 결과는 음수의 절대값으로 나눈 나머지의 결과와 같다

짝수, 홀수, 배수 검사 등에 사용된다

4. 비교 연산자

주로 조건문과 반목문의 조건식에 사용

연산결과는 오직 true, false 둘 중 하나이다

피연산자의 타입이 서로 다를 경우에는 자료형의 범위가 큰 쪽으로 자동 형변환하여 피연산자의 타입을 일치키신 후에 비교

4.1 대소비교 연산자 < > <= >=

boolean과 참조형을 제외한 나머지 자료형에 사용할 수 있다

4.2 등가비교 연산자 == !=

기본형, 참조형 모두 사용 가능하다. 즉, 모든 자료형에 사용 가능하다

참조형의 경우 객체의 주소 값을 저장하기에 두 개의 피연산자 (참조변수)가 같은 객체를 가리키고 있는지를 알 수 있다

기본형과 참조형은 서로 형변환이 가능하지 않기에 등기비교 연산자로 기본형과 참조형을 비교할 수 없다

System.out.println(10.0 == 10.0f) // true
System.out.println(0.01 == 0.01f) // false

실수형은 정수형과 달리 근사값으로 저장되어 오차가 발생할 수 있기에 위와 같은 오차가 생기는 것이다

0.1f는 저장할 때 2진수로 변환하는 과정에서 오차가 발생한다

double 타입도 오차가 발생하지만 float 타입보다 적은 오차로 저장된다

float 타입과 double 타입을 비교하기 위해서는

double 타입을 float 으로 변환한 뒤 비교
어느 정도의 오차를 무시하고 앞 자리만 비교

**문자열 비교**

두 문자열을 비교할 때에는 ‘==’ 가 아닌 equlals() 라는 메서드를 사용해야한다

비교 연산자는 두 문자열이 완전히 같은지를 비교(주소)하는 것이기에 문자열의 내용을 비교하기 위해서는 equals()를 사용해야 한다

+) 대소문자를 구별하지 않고 비교하려면 equalsIgnoreCase() 를 사용하면 된다

5. 논리 연산자

둘 이상의 조건을 AND, OR로 연결하여 하나의 식으로 표현할 수 있기 해준다

5.1 논리연산자 - &&, ||, !

논리연산자는 피연산자로 boolean 형 또는 boolean 형을 결과로 하는 조건식만 허용한다

가독성 높이기

x > 10 && x < 20 → 10 < x && x < 20

배수 확인

2의 배수 또는 3의 배수이다

i % 2 == 0 || i % 3 == 0

2의 배수 또는 3의 배수이지만 6의 배수는 아니다

(i % 2 == 0 || i % 3 == 0) && i % 6 != 0

+) &&는 || 보다 우선순위가 높다

****효율적인 연산 (short circuit evaluation)****

OR

좌측 피연산자가 true이면 우측 피연산자의 값은 평가하지 않는다
AND

좌측 피연산자가 false이면 우측 피연산자의 값은 평가하지 않는다

이러한 특성으로 같은 조건식이더라도 피연산자의 위치에 따라 연산속도가 달라질 수 있다

예를 들어 OR 연산의 경우 연산결과가 true일 확률이 높은 피연산자를 연산자의 왼쪽에 놓아야 더 빠른 연산결과를 얻을 수 있다

**논리 부정 연산자 !**

참과 거짓이 차례로 반복되는 특성을 활용하여 toggle button을 구현할 수 있다

조건문과 반복문의 조건식에서 주로 사용된다

논리 부정 연산자를 적절히 활용해서 보다 이해하기 쉬운 식으로 만들자

5.3 비트 연산자 & | ^ ~ << >>

피연산자를 비트단위로 논리 연산하는 연산자

피연산자로 실수는 허용하지 않으며 이진수로 변환하여 연산한다

|

특정 비트의 값을 변경할 때 사용
&

특정 비트의 값을 뽑아낼 때 사용
^

간단한 암호화에 사용

(같은 값으로 두고 XOR 연산을 수행하면 원래의 값으로 돌아오는 성질 활용)

+) 비트 연산에서도 산술 변환(타입 일치)이 일어날 수 있다

** 비트 전환 연산자 ~ **

논리 부정 연산자 !와 유사

1의 보수 연산자라고도 부른다

양의 정수 p를 음의 정수로 변환하는 방법

~p + 1
음의 정수 n을 양의 정수로 변환하는 방법

~n - 1
~~p

연산 결과가 int가 되는 것에 주의하자

쉬프트 연산자 << >>

<< 연산자의 경우 피연산자의 부호에 관계 없이 각 자리를 왼쪽으로 이동시키며 빈칸을 0으로 채우면 된다

>> 연산자의 경우 오른쪽으로 이동시키기에 부호가 변경될 수 있다

이때, 부호를 유지하기 위해 왼쪽 피연산자가 음수인 경우 빈자리를 1으로 채운다 (양수일 경우 0)

쉬프트 연산자는 다른 이항 연산자들과 달리 피연산자의 타입을 일치시킬 필요가 없기에 우측 피연산자에는 산술 변환이 적용되지 않는다

쉬프트 연산자는 가독성이 좋지 않기 때문에 보다 빠른 실행 속도가 요구되어지는 곳에서만 사용하는 것이 좋다

6. 그 외의 연산자

6.1 조건 연산자 ?:

세 개의 피연산자를 필요로 하는 삼항 연산자이며, 삼항 연산자는 조건 연산자 하나뿐이다

첫 번째 피연산자의 조건식인 평가 결과에 따라 다른 결과를 반환한다

조건 연산자는 if문으로 변경할 수 있지만 조건 연산자를 사용하면 코드를 간결하게 작성할 수 있다

중첩이 가능하나 가독성을 위해 꼭 필요한 경우에만 중첩을 사용하자

6.2 대입연산자 = op=

변수와 같은 저장공간에 값 또는 수식의 연산결과를 저장하는 데 사용한다

가장 낮은 우선순위를 가지고 있기에 식에서 가장 나중에 수행된다

lvalue 와 rvalue

lvalue: 대입연산자의 왼쪽 피연산자

반드시 변수처럼 값을 변경할 수 있는 것이여야 한다

rvalue: 대입연산자의 오른쪽 피연산자

변수, 식, 상수 등 모든 것이 가능하다

**복합 대입 연산자**

대입 연산자는 다른 연산자(op)와 결합하여 op=와 같은 방식으로 사용될 수 있다

예) +=, -=

[후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹] PART 07. 라우터만 알면 네트워크 도사? -1

R.silver — Sun, 1 Jan 2023 21:02:25 +0900

section 01. 라우터를 한마디로 말하자면...

지능을 가진 경로 배정기

1. 인터넷 사용을 위해

2. 서로 다른 네트워크와 통신하기 위해

3. 브로드캐스트 영역을 나누기 위해

section 02. 라우터는 무슨 일을 할까요?

라우터가 하는 일

1. path determination (경로 설정)

데이터 패킷이 목적지까지 갈 수 있는 길을 검사하고 어떤 길로 가는 것이 가장 적절한지 결정

2. swithching (스위칭)

길이 결정되면 그 쪽으로 데이터 패킷을 스위칭 (스위치가 하는 일과는 다르다)

*라우팅 프로토콜 (라우팅 알고리즘)

라우터가 가장 좋은 길을 찾는 알고리즘

이를 위해서 라우팅 테이블을 만든다

+) 라우터는 위와 같은 기능들을 수행하기 위해서 cpu, memory, interface 등을 가지고 있다

=> 라우터는 경로 결정과 스위칭을 하는 장비

=> 가장 좋은 경로를 결정하기 위해 라우팅 알고리즘을 사용

=> 라우팅 알고리즘을 위해 라우팅 테이블을 생성하여 관리한다

section 03. 라우터는 어떻게 생긴 녀석일까요?

확장 가능성, 규모 등을 고려해서 라우터를 결정해야 한다

*인터페이스

라우터의 접속 포트

*Ethernet

내부 네트워크와 접속할 때 사용하는 인터페이스

내부의 허브, 스위치 등과의 연결을 위한 포트

*Serial

WAN 과의 접속을 위한 인터페이스

DSU/CSU와 연결

section 04. 라우팅 프로토콜과 라우티드 프로토콜

*라우티드 프로토콜

라우팅을 당하는 프로토콜

즉, 라우터가 라우팅을 해주는 고객

(라우터라는 자동차를 타고 여행을 떠나는 승객)

예) TCP/IP, IPX, AppleTalk 등

*라우팅 프로토콜 (== 라우팅 알고리즘)

라우팅을 하는 프로토콜

(운전기사)

라우터에 살며 라우티드 프로토콜들에게 목적지까지 가장 좋은 길을 갈 수 있게 해주는 역할

- 라우팅 프로토콜에 따라 라우터의 성능 (빠르고 안전하게)이 결정된다고 봐도 괜찮다
예) RIP, IGRP, OSPF, EIGRP 등

*라우팅 알고리즘

자신의 라우팅 테이블을 가지고 있으면서 자기가 찾아갈 경로에 대한 정보를 라우팅 테이블에 기억해 둔다

- 목적지, 목적지까지의 경로, 어떻게 가야 하는지 등이 기록되어 있다

- 끊임없이 업데이트된다

- 어떤 라우팅 프로토콜을 사용하는지에 따라 최적의 경로를 찾는 방법이 달라진다

* 자동차에 비유하자면...

라우터: 자동차

라우티드: 승객

라우팅 프로토콜: 운전자

라우팅 테이블: 목적지까지의 정보 (운전자마다 다르다)

section 05. static 라우팅 프로토콜과 dynamic 라우팅 프로토콜

스태틱 라우팅 프로토콜

한 번 정해놓으면 정해둔 그대로 수행하는 프로토콜

라우터에 사람이 일일이 경로를 입력해주는 것

장점

- 입력된 그대로 정보를 넘기면 되어 라우터 자체에 부담이 들지 않는다

- 라우팅 속도가 빨라지고, 성능이 좋아진다

- 메모리가 적게 든다

- 라우팅 테이블을 교환할 필요가 없다

- 네트워크 대역폭을 절약할 수 있다

- 보안에도 강하다

단점

- 번거롭다

- 입력해둔 경로에 문제가 생기면 큰일이 발생한다 ]

언제 사용?

- 라우팅 성능을 높여야 할 때

- 라우터가 선택할 수 있는 경로가 오직 하나뿐일 때 (작은 네트워크에 연결된 라우터)

다이내믹 라우팅 프로토콜

상황에 따라서 그때그때 변화가 가능한 프로토콜

장점

- 사람이 일일이 경로를 입력해주지 않아도 된다

- 그때그때 가장 좋은 길을 찾아낸다

단점

- 라우터에 부담이 된다

어떤 길이 빠른지 계산, 바뀐 정보 확인, 이정표 업데이트 등

예시

RIP, IGRP, OSPF, EIGRP 등

언제 사용?

- 일반적인 상황

- 큰 네트워크에 연결된 라우터 (네트워크 센터 등)

section 06. 라우팅 테이블에 대한 이야기

라우터에는 라우팅 테이블이 있다

*라우팅 테이블

라우터가 최적에 경로를 찾을 수 있도록 기록한 것

- 전원이 꺼지면 모두 지워진다 (수초 ~ 수분 내로 다시 생성된다)

- show ip route (시스코 라우터 명령어)

section 07. AS, 그리고 내부용과 외부용 라우팅 프로토콜

AS (Autonomous System)

네트워크 관리자에 의해 관리되는 라우터들의 집단

- 라우터가 가지는 정보를 효율적으로 관리하고, 인터넷 서비스를 좀 더 간편하게 제공하기 위해 사용

- 밖으로 나갈 대 AS에 있는 문지기 라우터 (ASBR)에게 정보를 물어봐서 밖으로 나가는 것

자신이 속한 AS에 대한 정보만 가지고 있으면 된다 (ASBR을 사용하여 외부와 통신하는 것이기에)

- AS 내부에서 사용하는 라우팅프로토콜을 Interior routing protocol 또는, Interior gateway protocol (IGP)이라 한다

예시) RIP, IGRP, EIGRP, OSPF 등

- AS 외부에서 사용하는 라우팅프로토콜을 Exterior routing protocol 또는, Exterior gateway protocol (EGP)이라 한다

예시) EGP, BGP 등

본사와 지사 간의 라우터를 설치해야 할 경우에는 RIP, OSPF 등의 IGP를 사용하고

본사의 라우터가 인터넷 서비스 업체와 연결해서 인터넷을 사용한다면 BGP와 같은 EGP를 사용한다

요즘은 BGP를 사용하는 추세 (EGP보다)

Autonomous System

section 08. 라우터 구성의 시작

라우터에 명령어를 입력하는 방법

1. 콘솔 사용

케이블을 연결하고, putty를 사용하여 명령어 입력

- 일반적이고 편리한 방법

단점

- 라우터에 직접 pc를 연결해야 하는 불편함

- 콘솔 케이블이 필요함

- 한번 라우터가 구성되면 잘 사용하지 않는 방법

(이후에는 텔넷 사용)

2. Telnet 사용

라우터 IP 주소를 입력하고 네트워크에 접속하여 명령어 입력

- 라우터를 관리할 때 가장 많이 사용하는 방법

단점

- 맨 처음 구성 시 사용 불가 (IP 주소조차 없기에)

- 네트워크 연결이 끊어질 경우 사용 불가

3. AUX 포트를 통한 접속

텔넷조차 사용이 불가능할 때 사용

4. NMS에 의한 라우터 구성

라우터 구성 방법 중 가장 쉬운 방법

5. TFTP 서버로 라우터 구성

서버에 직접 라우터로 세팅해주는 방식은 아니다

이미 다른 곳에서 만들어 놓은 라우터의 구성 파일을 TFTP 서버에 저장해두었다가 라우터로 다운로드해 주는 방식

- 단순형 파일 전송 프로토콜

section 09. 라우터의 중요한 몇 가지 모드

1. RXBOOT 모드

라우터의 패스워드를 모르는 경우, 라우터의 이미지 파일(IOS)에 문제가 생긴 경우

문제 발생 시 복구용으로 만들어 놓은 모드

2. Setup 모드

라우터가 부팅하며 자동으로 들어가는 모드

3. user 모드

'>'가 있는 모드

현재 상태를 볼 수 있다 (핑, 트레이스 등)

구성 파일을 보거나, 구성 자체를 변경할 수 없다

4. privileged 모드

'#'이 있는 모드

라우터의 운영자 모드

유저 모드에서 enable 명령어 사용하면 진입 가능

라우터의 모든 명령이 가능

구성 보기, 변경하기 가능

5. config 모드

라우터의 구성 파일을 변경하는 경우에 사용하는 모드

privileged 모드에 있어야 한다

privileged 모드와 config 모드를 가장 많이 사용한다

section 10. 라우터 안에는 어떤 것들이 살까요?

라우터의 내부

*인터페이스

네트워크와 라우터에 직접 연결되는 부분

허브나 스위치를 연결하는 이더넷 인터페이스 또는 DSU, CSU를 연결하는 Serial 인터페이스가 바로 이것

파워 켜짐 -> RAM에 운영체제 (시스코는 IOS)가 올라감 -> 라우팅 테이블 올라감

*RAM에 올라가는 것

운영체제, 라우팅 테이블, 구성파일, ARP 캐시니, 패스트 스위칭에 필요한 캐시 등

*NVRAM

비휘발성 메모리

라우터의 구성 파일이 들어 있음

*Flash 메모리

NVRAM 보다 용량이 크다

IOS 이미지 파일 저장용으로 사용됨

section 11. 내가 가진 라우터의 현재 정보는 모두 이곳에!

라우터들의 메모리 상태를 제대로 보고 관리하는 것이 중요하다

라우터의 각종 정보를 보는 명령어들

# 라우터의 기본적인 내용 확인 
## sw 버전, interface 종류, IOS 부팅 위치 등
show version

# 인터페이스의 현재 상황까지 상세하게 알 수 있는 명령어 
show interface 

# config 파일 보기 
## 1. 메모리에서 돌아가는 실질적인 구성 파일

# 아래 4가지 명령어는 모두 동일한 명령어 
show running-configuration
sh run # 추천
write terminal 
write term

## 2. NVRAM에 저장되어 있는 백업 구성 파일 
show startup-configuration
show start # 추천
sh config

# 플래시 메모리 보기 
show flash 

# 현재 라우터의 동작 상태 
show processes cpu

section 12. 라우터 셋업 모드

*셋업 모드

라우터에 어떤 구성도 되어 있지 않은 초기 상태

유저 상태로는 구성 불가

[후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹] PART 06. 스위치를 켜라! - 2

R.silver — Thu, 29 Dec 2022 14:24:43 +0900

section 13. 맥 어드레스는 어디에 저장되어 있을까요?

*스위치/브리기가 맥 어드레스 사용하는 방법

1. 출발지에서 들어오는 맥 어드레스를 확인

2. 맥 어드레스 테이블에 맥 어드레스 저장

3. 주소 테이블에 있는 맥 어드레스를 확인하고 그 쪽 포트로 보내거나 막으면서 콜리전 도메인을 막는 역할을 함

(시스코) 스위치가 맥 어드레스를 저장하는 방법

1. Dynamic

- 자동으로 맥 어드레스를 학습하는 방법 (디폴트)

- 300초 (디폴트)가 지나면 자동으로 삭제됨

2. Permanent

- 수동으로 맥 어드레스를 지정하는 방법 (static address)

- 자동으로 절대 지워지지 않음

- 해당 맥 어드레스를 알기 위해 Learning 과정을 거칠 필요 없음

- 많이 사용되지 않는 방법

section 14. 가상의 랜(Virtual LAN)이란?

VLAN이라고도 부름

스위치의 기능 중 요즘 가장 많이 사용됨

*스위치의 기본적인 역할

- 콜리전 영역 분리

*VLAN의 등장 배경

- 브로드캐스트의 영향이 커지며 라우터에 의한 네트워크 영역의 분류가 필수가 됨

- 하나의 스위치에 연결된 장비들은 모두 같은 브로드캐스트 도메인 안에 존재 (콜리전 영역만을 분리해서)

- 브로드 캐스트 도메인을 나누려면 라우터가 필요

*VLAN을 사용하면?

- 한 대의 스위치를 여러 대의 분리된 스위치처럼 사용할 수 있다

- 여러 개의 네트워크 정보를 하나의 포트를 통해 전송할 수 있다

- 스위치에 연결된 장비들도 브로드캐스트 도메인이 서로 다를 수 있다

(1) VLAN을 적용하지 않은 경우 (2, 3) VLAN을 적용한 경우

VALN을 적용한 경우 하나의 링크만을 사용하여 3개의 네트워크 정보를 같이 실어 보낼 수 있다

*VLAN의 이점

- 스위치 절약

- 라우터에 사용될 인터페이스 감소

section 15. VLAN에서 꼭 기억해야 할 몇가지

VLAN은 스위치에서 지원하는 기능
한 대의 스위치를 여러 개의 네트워크로 나누기 위해 사용
- 네트워크를 나눈다 == 브로드캐스트 도메인을 나눈다
VLAN의 통신은 오직 라우터를 통해서만 가능하다

스위치 안에 스위치가 존재한다고 생각하면 된다

스위치의 각 포트들은 서로 다른 VLAN 중 어느곳에나 속할 수 있다

*Trunk Port

하나의 포트를 통해 서로 다른 여러 개의 VLAN을 전송할 수 있게 하는 포트

(패스트 이더넷 포트를 통해 연결)

- 패킷이 전송될 때 패킷에 VLAN 정보도 같이 전달되기에 어느 VLAN에 속했는지 알 수 있다

*중요!

VLAN의 통신은 오직 라우터를 통해서만 가능하다

스위치에서 VLAN을 나누는 방법

1. static VLAN

스위치의 각 포트들을 원하는 VLAN에 하나씩 배정 (일반적인 방법)

2. dynamic VLAN

포트에 접속하는 장비의 맥 어드레스를 보고 그 주소에 따라 VLAN을 달리 배정

- 이동이 잦은 사무 환경에 적합

section 16. VLAN에서의 트렁킹과 VTP (VLAN Trunking Protocol)

*트렁킹

여러 개의 VLAN을 한번에 전송하는 방식

셔틀버스처럼 모든 VLAN이 하나의 링크를 통해 다른 스위치나 라우터로 이동

트렁킹의 2가지 방식

1. ISL

트렁킹에 대한 비표준 프로토콜

시스코에서 만든 프로토콜으로 시스코 장비끼리만 사용

네이티브 VLAN 없음

2. IEEE 802.1Q

트렁킹에 대한 표준 프로토콜

네이티브 VLAN 존재

*네이티브 VLAN

패킷에 VLAN 정보를 붙이지 않고 보내는 VLAN (untagged 트래픽이라고도 부른다)

- 모든 스위치 네트워크 중 유일하게 하나의 VLAN만을 네이티브 VLAN으로 설정할 수 있다

VTP

스위치들 간에 VLAN 정보를 서로 주고받아 스위치들이 가지고 있는 VLAN 정보를 항상 일치시켜주기 위한 프로토콜

(시스코만의 프로토콜)

- 만약 VTP가 지원되지 않는 스위치에서 VLAN을 추가하거나 삭제해야 할 일이 생기면 각 스위치의 구성에 들어가서 VLAN의 구성을 바꿔주어야 한다

- 그러나 VTP가 지원된다면 VTP 서버에서 한 번만 VLAN정보를 설정해도 다른 스위치와의 트렁크 링크를 통해 VLAN정보를 자동으로 업데이트한다

VLAN의 정보는 스위치 간 트렁크 링크를 통해서만 전달된다

(스위치 간의 트렁킹 방식에 영향을 받지 않음)

VTP 간에 주고받는 메시지

1. Summary Advertisement

- 자신이 관리하는 VTP 도메인의 구성에 대한 Revision 넘버를 보낸다

- 이 넘버를 보고 자힌의 VLAN 정보가 최신인지 아닌지 판단

- 5분마다 전송

- VLAN 구성에 변화가 생겼을 때에는 5분을 기다리지 않고 전송

2. Subset Advertisement

- VLAN의 구성이 변경되거나 VTP 클라이언트로부터 Advertisement Request 메시지를 받았을 때 전송

- 실제 VLAN의 정보가 저장되어 전달

3. Advertisement Request

- 클라이언트가 VTP summary Advertisement와 Subset Advertisement를 요청하는 용도

- Advertisement Request 메시지를 VTP에 보낼 때

자신의 Revision 넘버보다 더 높은 넘버를 갖는 smmary Advertisement를 전달 받을 때

VTP 도메인 이름이 바뀔 때

Subset advertisement 메시지를 잃어버렸을 때

스위치가 리셋 되었을 때

VTP의 3가지 모드

1. VTP 서버 모드

- VLAN 생성, 이름 바꾸기

- VTP 도메인 안에 있는 나머지 스위치들에게 VTP 도메인 이름과 VLAN, configuration revision 넘버 전달

- VTP 도메인의 모든 VLAN에 정보를 NVRAM에서 관리

- 스위치가 꺼졌다 켜져도 VLAN 정보를 모두 가지고 있다

2. VTP 클라이언트 모드

- VTP 서버가 전달해준 VLAN 정보를 받고, 받은 정보를 자기와 연결된 다른 쪽 스위치에 전달하는 역할

- 스위치가 리부팅하면 모든 VLAN 정보를 잃게 되어 VTP 서버로부터 다시 받아 와야 한다

- 메모리가 적은 스위치에 유리한 방식

3. VTP 트랜스페어런트 모드 (Transparent Mode)

- VTP 도메인 안에 있지만 혼자 작동하는 방식

- VLAN 생성, 삭제 가능, 다른 스위치에게 알리지 않음

=> VTP 메시지는 전달해 주되 관여하지 않는 역할

- 로컬 스위치에서만 사용할 VLAN을 가진 스위치에 주로 사용

- 자신의 VLAN 정보를 MVRAM에 저장

*VTP Pruning

트렁크로 이동하는 VLAN 트래픽 중에서 갈 필요가 없는 트렁크 쪽으로 트래픽이 흘러갈 경우 그 부분을 가지치기하는 것

가지고 있지 않은 VLAN 정보에 대한 트래픽은 브로드캐스트라도 받지 않는 것

-> 트렁크쪽의 대역폭 절약 가능

section 17. VLAN의 구성

VLAN 구성 순서

1. VTP 도메인 이름 만들기

2. VTP 모드 설정

서버, 클라이언트, 트랜스페어런트

3. VTP pruning, 패스워드 설정 등등

section 18. 실제 상황! VLAN

*서브 인터페이스

인터페이스 하나를 다시 작게 나눈 것

- VLAN을 사용할 때 하나의 인터페이스로 여러 개의 네트워크와 접속하게 된다

이때 겉으로는 하나지만 내부적으로는 여러개의 인터페이스가 있어야 각각의 VLAN에 대한 라우팅이 가능하다

[후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹] PART 06. 스위치를 켜라! - 1

R.silver — Wed, 28 Dec 2022 20:26:46 +0900

section 02. 스패닝 트리로 가는 첫 번째 관문 2가지

*스패닝 트리 알고리즘 (STP)

브리지/스위치에서 발생하는 루핑을 막아주기 위한 프로토콜

- 출발지로부터 목적지까지의 경로가 2개 이상 존재할 때 1개의 경로만을 남기고 나머지를 끊어두었다가 경로에 문제가 생겼을 때 다시 사용하는 방법

브리지 ID

브리지/스위치들이 통신을 할 때 서로를 확인하기 위해 하나씩 가지고 있는 번호

(스위치도 ID가 있지만 브리지 ID라고 부른다)

- 브리지 아이디는 16비트의 bridge priority와 48비트의 mac address로 이루어져 있다

- 여기서 사용되는 mac address는 스위치에 고정되어 있는 값으로 각 스위치의 고유 주소를 의미한다

- 브리지 ID는 스패닝 트리 프로토콜을 수행할 때 중요하게 사용된다

브리지 ID의 구조

Path Cost

한 스위치에서 다른 스위치로 가는 데 드는 비용

브리지가 얼마나 가까이, 그리고 빠른 링크로 연결되어 있는지 알아보는 방법

- 1,000 Mbps를 두 장비 사이의 링크 대역폭으로 나눈 값 (IEEE 802.1D 기준)

-> 링크의 속도(대역폭)가 빠를수록 작은 값이 된다

- 속도가 빠르면 비용이 적게 든다

- 기가비트와 ATM등이 나오면서 기존의 path cost로 값을 구하면 소수점이 등장한다는 문제가 생겼다

이를 해결하기 위해 Past Cost 표를 정의하여 사용하게 되었다

path cost

section 03. 스패닝 트리를 잘하려면 3가지만 기억하세요!

스패닝 트리의 3가지 기본 동작

1. 네트워크당 하나의 루트 브리지(root bridge)를 갖는다

2. 루트 브리지가 아닌 나머지 모든 브리지(non root bridge)는 무조건 하나씩의 루트 포트(root port)를 갖는다

3. 세그먼트(segment)당 하나씩의 데지그네이티드 포트(designated port)를 갖는다

1. 네트워크당 하나의 루트 브리지를 갖는다

*네트워크

라우터에 의해 나누어지는 브로드캐스트 도메인

*루트 브리지

스패닝 트리 프로토콜을 수행할 때 기준이 되는 브리지(스위치)

즉, 하나의 브로드캐스트 도메인에 하나씩의 루트 브리지가 있는 것

2. 루트 브리지가 아닌 모든 브리지는 무조건 하나씩의 루프 포트를 갖는다

*루트 포트

루트 브리지에 가장 빨리 갈 수 있는 포트 (즉, 루트 브리지에 가장 가까운 포트)

루트 브리지가 아닌 브리지들은 루트 브리지 쪽으로 가장 가까이 있는 루트 포트를 하나씩 지정해야 한다

3. 세그먼트당 하나씩의 지정포트를 갖는다

*세그먼트

브리지/스위치 간에 서로 연결된 링크

브리지/스위치가 서로 연결되어 있을 때 세그먼트에 반드시 하나의 포트는 지정 포트 (designated port)로 선출되어야 한다

=> 스패닝 트리 알고리즘은 위의 세 가지 규칙을 적용하여 어느 쪽 링크를 살리고, 끊을지를 결정하는 과정

(루트 포트, 데지그네이티드 포트가 아닌 모든 포트를 막아버린다 -> 루트 포트, 데지그네이티드 포트를 선출하는 이유)

section 04. 누가 누가 더 센가? STP에서 힘 겨루기

스패닝 트리 순서 정하기 규칙

1. 누가 더 작은 root BID를 가졌는가

2. 루트 브리지까지의 path cost 값은 누가 더 작은가

3. 누구의 BID가 더 낮은가

4. 누구의 포트 ID가 더 낮은가

*BPDU (bridge protocol data unit)

브리지/스위치가 스패닝 트리 정보를 주고받기 위해 사용하는 특수한 프레임 (우체부 역할)

- 실려 있는 값들

root BID: 루트 브리지의 BID

root path cost: 루트 브리지까지 가는 경로

sender BID: 보내는 브리지의 BID

port ID: 어떤 포트에서 보냈는지 알게하는 정보

등등

- 브리지/스위치가 부팅하면 각각의 포트로 BPDU를 매 2초마다 보내며 서로의 스패닝 트리 정보를 주고받는다

- 브리지는 BPDU를 서로 주고 받으며 누가 포트 브리지이며 어떤 포트가 루트 포트가 될지, 어떤 포트가 데지그네이티드 포트가 될지 결정한다

- 어떤 BPDU가 가장 좋을 지 결정할 대 스패닝 트리 순서 정하기의 4가지의 규칙을 사용한다

section 05. 스위치에서 대장 브리지 (root bridge) 뽑기

대장 브리지를 뽑는 조건: 무조건 낮은 BID를 갖는 브리지

1. 브리지가 부팅이 되면 자신의 BID를 루트 브리지 BID로 설정해서 BPDU를 보낸다

2. 상대가 보낸 루트 BID 값을 비교하여 더 낮은 BID를 갖는 브리지를 루트 브리지로 설정한다

3. 새로운 브리지가 부팅되면 자신을 루트 브리지로 설정하여 BPDU를 보낸다

4. 다른 브리지들이 보낸 루트 BID (이전에 설정한 값)을 비교하여 루트 브리지를 선정한다

*만약 새롭게 부팅시킬 브리지를 반드시 루트 브리지로 설정하고 싶다면?

새로운 브리지의 BID를 기존 루트 브리지 BID 보다 낮은 값으로 설정하면 된다

-> 이때 사용하는 것이 Bridge Priority!

section 06. 졸병 브리지 (non root bridge)의 루트 포트 선출기

root 브리지 선출 이후

모든 non root bridge 들은 반드시 한 개의 루트 포트 (root port)를 가져야 한다

*루트 포트

루트 브리지에 가장 가까이 있는 포트

- path cost가 가장 적게 드는 포트

- 대역폭이 크면 path cost는 줄어든다

path cost 가 작은 값으로 루트 포트를 설정하면 된다

section 07. 스패닝 트리의 마지막 단계 데지그네이티드 포트 (Designated Port) 뽑기

가장 중요한 단계

데지그네이티드 포트를 뽑아야 스패닝 트리에서 어떤 포트를 풀어주고 어떤 포트를 막을지 결정할 수 있다

규칙 : 세그먼트 당 하나씩의 데지그네이티드 포트를 갖는다

-> 브리지로 연결된 세그먼트당 한 개의 데지그네이티드 포트를 뽑아야 한다

방법: 세그먼트 상에서 root path cost 를cost를 비교하여 더 작은 root path cost를 가진 포트가 데지그네이티드 포트가 된다

루트 브리지의 모든 포트들은 언제나 데지그네이티드 포트로 선정된다

(root path cost가 언제나 0이 되기 때문에)

만약 non root bridge 간의 root path cost를 비교했을 때 값이 동일하다면

section 04에서 학습한 스패닝 트리 순서정하기 규칙을 적용하여 데지그네이티드 포트를 설정한다 (4가지 단계)

스패닝 트리

section 08. 스패닝 트리 프로토콜의 5가지 상태 변화

*스패닝 트리 만들기 요약

1. 루트 브리지 뽑기

2. non root bridge에서 루트 포트 뽑기

3. 데지그네이티드 포트 뽑기

4. 나머지 포트를 non designated 포트로 지정하기

포트의 5가지 상태

스패닝 트리 프로토콜을 구현하는 과정에서 모든 스위치나 브리지는 언제나 5가지 상태로 변한다

Disalbed
- 포트가 고장나서 사용할 수 없거나 관리자가 일부러 shut down 시킨 상태
- 데이터 전송 불가, mac address 학습 불가, BPDU 주고받기 불가
Blocking
- 스위치를 처음 켜거나 disabled 된 포트를 다시 살렸을 때
- 데이터 전송은 되지 않지만 BPDU만을 주고 받음
- 데이터 전송 불가, mac address 학습 불가, BPDU 주고받기 가능
Listening
- blocking 상태에 있던 스위치 포트가 루트 포트나 데지그네이티드 포트로 선정될 때
- 언제든 blocking 상태로 변환될 수 있다 (새로운 포트가 위의 값들으로 선정되었을 때)
- 데이터 전송 불가, mac address 학습 불가, BPDU 주고 받기 가능
Learning
- listening 상태에 있던 스위치가 포워딩 딜레이 디폴트 시간인 15초 동안 상태를 유지할 때
- 맥 주소를 배워 맥 주소 테이블을 만든다
- 데이터 전송 불가, mac address 학습 가능 (테이블 생성), BPDU 주고 받기 가능
Forwarding
- learning 상태에서 포워딩 딜레이 디폴트 시간인 15초 동안 상태를 유지할 때
- 데이터 프레임을 주고 받는다
- 데이터 전송 가능, mac address 학습 가능 (테이블 생성), BPDU 주고받기 가능

이와 같은 5가지 상태 변화를 통해 스위치/브리지는 링크를 막고 열며 스패닝 트리를 만든다

포트의 상태 변화를 통해 경로를 열고 닫는다

section 09. 배운 거 써먹기 - 직접 한번 구성해 보자구요!

1. 루트 브리지 선출하기

2. 루트 포트, 데지그네이티드 포트 선출

3. 루트 포트, 데지그네이티드 포트를 포워딩(forwarding)으로 만들기

4. non designated 포트는 블로킹(blocking)으로 만들기

블로킹으로 된 곳은 통신 불가능 (연결이 끊어짐)

루트 브리지가 어느 스위치가 되느냐에 따라 링크 구성이 달라지기에 네트워크 구성시 루트 브리지 선정에 유의해야 한다

*네트워크 디자인 시 염두해야 할 점

- 루트 브리지의 위치

- 링크의 속도

이 두 가지의 영향으로 네트워크의 구성이 달라질 수 있다

section 10. 스패닝 트리에 변화가 생기던 날

스패닝 트리는 사용하던 경로에 문제가 생기면 막았던 경로 중 하나를 열어둔다

*Hello Time

루트 브리지가 얼마 만에 한 번식 헬로 BPDU를 보내는지에 대한 시간

디폴트 값은 2초

*Max Age

루트 브리지로부터 헬로 패킷을 기다리는 시간

max age 동안 헬로 패킷을 받지 못하면 루트 브리지가 죽었다고 생각하여 새로운 스패닝 트리를 만든다

스위치에서의 디폴트 값은 20초

*Forwarding Delay

브리지 포트가 블로킹 상태에서 포워딩 상태로 넘어갈 때까지 걸리는 시간

디폴트 값은 15초

중요)

리스닝 -> 러닝(forwarding delay 초 후)

러닝 -> 포워딩 (forwarding delay 초 후)

=> 블로킹에서 포워딩으로 넘어가는 데 걸리는 시간은 forwarding dealy 시간 * 2

브리지에 문제가 생겼을 때 새로운 스패닝 트리를 만드는 방법

1. 루트 브리지가 보내는 헬로 패킷을 받지 못함

2. hello time 이 지나도 아직은 문제가 없음

3. max age 가 지나도 연락이 없으면 해당 포트로 헬로 패킷 받는 것을 포기한다

4. 다른 포트를 root 포트로 세팅한다 (블로킹 -> 리스닝 -> 러닝 -> 포워딩 : 총 forwarding delay * 2 초가 걸린다)

*다른 경로를 살리는 데 걸리는 시간

20초 + 15초 + 15초 = 50초

-> 생각보다 오래 걸려서 이를 개선할 많은 방법들이 존재한다

[후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹] PART 05. IP 주소로의 여행

R.silver — Tue, 27 Dec 2022 22:44:38 +0900

section 01. IP 주소 이야기 - 1탄

IP 주소

TCP/IP 프로토콜을 만들 때

이 프로토콜을 사용하는 모든 장비들을 구분해주기 위해서 만들어낸 것

- 이진수 32자리로 되어 있다

- 각 8자리 (octet) 사이에는 점을 찍는다

- 10진수로 나타낸 ip 주소를 다시 이진수로 변환하여 사용한다

section 02. 라우터에서 IP 주소 이해하기

라우터에 IP 주소를 배정하는 규칙

*이더넷 인터페이스

내부 네트워크에 연결되는 라우터의 포트

*시리얼 인터페이스

외부 인터넷족으로 연결되는 인터페이스

가정에서 이더넷 인터페이스가 1개이고 시리얼 인터페이스가 2개인 라우터를 사용한다면

해당 라우터에 부여해야 하는 IP 주소는 2개가 된다

1. 이더넷 인터페이스에 부여할 주소

- 내부에서 사용하기 위해 부여받은 IP 주소 중 하나를 배정 (내부 네트워크에 접속되기 때문)

2. 시리얼 인터페이스에 부여할 주소

- 라우터가 접속하는 상대편 (ISP 업체) 라우터의 시리얼 인터페이스와 동일한 IP 주소

- 상대편 라우터의 시리얼과 같은 네트워크가 되어야 한다 (라우터에서 인터페이스가 달라진다는 것은 네트워크가 달라진다는 뜻)

주의!

- 라우터에 부여한 주소를 PC에 재 할당하면 안 된다

- 절대로 같은 주소를 갖는 pc가 존재해서는 안된다

section 03. IP 주소 이야기 - 2탄

여기서 이야기하는 네트워크는 하나의 브로드캐스트 영역

*브로드캐스트 영역

하나의 PC가 데이터를 뿌렸을 때 그 데이터를 라우터를 거치지 않고도 바로 받을 수 있는 영역

*라우터의 역할

브로트캐스트 영역을 나누는 역할

다른 네트워크로 갈 때만 필요하다

*한 네트워크

- 하나의 브로트 캐스트 영역

- 라우터를 거치지 않고도 통신이 가능한 영역

*호스트 (노드)

각각의 PC 또는 장비

IP 주소는 네트워크 부분과 호스트 부분으로 나누어져 있다

따라서 하나의 네트워크라면

IP의 네트워크 부분은 모두 같아야 하며, 호스트 부분은 모두 달라야 정상적으로 통신이 가능하다

예를 들어 하나의 라우터로 연결된 PC들은

네트워크 부분은 모두 같아야 하며, 호스트 부분은 모두 달라야 한다

- 라우터가 라우팅을 할 때 IP 주소 중 네트워크 부분만을 참고한다

section 04. IP 주소 이야기 - 3탄

IP 주소의 Class에 따라 어디까지가 네트워크 부분인지, 어디까지가 호스트 부분인지 나뉜다

*IP 주소를 class로 나누는 이유

네트워크의 크기에 따라 구분하기 위해

IP 주소를 적정하고 효율적으로 배분하기 위해

class A

하나의 네트워크가 가질 수 있는 호스트 수가 가장 많은 클래스

- 32개의 이진수 중 맨 앞쪽 하나가 항상 0으로 시작하는 것들

(0xxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx) , bold 처리 한 부분만이 네트워크 부분

- 앞의 8비트(1 옥텟)가 네트워크 부분, 나머지 24비트 (3 옥텟)가 호스트 부분

- IP 주소 중 1부터 126으로 시작하는 네트워크

- 가질 수 있는 호스트의 수: 2^24 -2 (모두 0인건 네트워크 자체를 의미, 모두 1 인건 브로드 캐스트 주소)

class B

- 32개의 이진수 중 맨 앞이 반드시 10으로 시작하는 것들

(10xx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx) , bold 처리 한 부분만이 네트워크 부분

- 앞의 16비트(2옥텟)가 네트워크 부분, 나머지 16비트 (2 옥텟)가 호스트 부분

- IP 주소 중 128부터 191으로 시작하는 네트워크

- 가질 수 있는 호스트의 수: 2^16 -2 (모두 0 인건 네트워크 자체를 의미, 모두 1 인건 브로드 캐스트 주소)

class C

- 32개의 이진수 중 맨 앞이 반드시 110으로 시작하는 것들

(110x xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx. xxxx xxxx) , bold 처리 한 부분만이 네트워크 부분

- 앞의 24비트(3옥텟)가 네트워크 부분, 나머지 8비트 (1 옥텟)가 호스트 부분

- IP 주소 중 192부터 223으로 시작하는 네트워크

- 가질 수 있는 호스트의 수: 2^8 -2 (모두 0인건 네트워크 자체를 의미, 모두 1 인건 브로드 캐스트 주소)

class D

멀티캐스트용 주소

- 내가 필요한 그룹에만 한번에 데이터를 전송할 때 사용하는 주소

class E

연구용 주소

section 05. IP 주소의 활용

- 네트워크가 서로 다른 두 장비 간의 통신은 라우터를 통해서만 가능

- TCP/IP 통신할 경우 라우터의 각 인터페이스 역시 IP 주소를 부여하는 것이 좋다

- 라우터의 인터페이스에 IP 주소를 부여할 때 그 인터페이스가 속한 네트워크의 주소를 부여

- IP 주소를 배정할 때는 그 네트워크에 몇 개의 호스트가 접속 가능한지 확인한 수 이 호스트를 모두 포함할 수 있는지 확인해야 한다

*기본 게이트웨이

외부 네트워크로 향하기 위해 거쳐야 하는 문 (외부로 통해 있는 문)

- 이더넷 인터페이스

*참고

- 라우터는 인터페이스별로 각각 IP 주소를 배정

- 그러나 스위치와 허브는 IP 주소를 장비별로 하나씩만 배정 (관리를 위해)

- 스위치나 허브에 IP 주소를 배정하지 않아도 통신에 전혀 문제가 없다

section 06. 서브넷 마스크 (subnet mask)의 시작

서브넷 마스크

주어진 IP 주소를 네트워크 환경에 맞게 나누어 주기 위해서 씌워주는 이진수의 조합

커다란 네트워크 (호스트 수가 많은 네트워크)를 작은 네트워크 여러 개로 나누어 사용하기 위해 사용

*보충 설명

클래스 B 주소를 받았다면 하나의 네트워크가 65,000여개의 호스트를 가진다

이렇게 큰 네트워크를 구성한다면 브로트캐스트의 영향이 너무 커서 통신이 불가능하다 (서브넷팅이 필요)

큰 식료품을 사서 적당히 소분해서 사용하는 것처럼

IP 주소를 적당히 잘라서 사용해야 한다

IP 주소를 자를 때 사용하는 것이 바로 서브넷 마스크이다

=> 부여 받은 원래 상태의 IP 주소에 서브넷 마스크를 씌워 네트워크를 나누는 것

*서브넷으로 나누는 가장 큰 이유

1. 브로드캐스트 영역 나누기

2. IP주소 아끼기

서브넷 마스크를 하게 되면

- 브로드캐스트 도메인을 작게 나눌 수 있다

- 각각의 서브넷 간의 통신은 라우터를 통해서만 가능하다

예) 150.150.1.0 네트워크와 150.150.2.0 네트워크는 라우터를 통해서만 통신이 가능하다

- 네트워크 부분과 호스트 부분을 확인할 수 있다

네트워크: 서브넷 마스크가 이진수로 1인 부분

호스트: 서브넷 마스크가 이진수로 0인 부분

section 07. 서브넷 마스크에도 기본은 있다

모든 IP 주소에는 서브넷 마스크가 따라다닌다

(호스트 주소를 전부 쓰더라도 서브넷 마스크가 따라다닌다)

*서브넷 마스크의 종류

- 기본 서브넷 마스크

- 서브넷 마스크

기본 서브넷 마스크 (Default Subnet Mask)

주어진 ip를 가공하지 않고 (쪼개지 않고) 사용했을 때 따라다니는 마스크

클래스 A의 디폴트 서브넷 마스크: 255.0.0.0

클래스 B의 디폴트 서브넷 마스크: 255.255.0.0

클래스 C의 디폴트 서브넷 마스크: 255.255.255.0

*서브넷 마스크로 네트워크 부분과 호스트 부분 구분하기

IP를 서브넷 마스크에 통과시키면(AND 연산) 네트워크 부분은 그대로 나오고 호스트 부분은 0이 된다

*새로운 서브넷 마스크 사용하기

150.150.100.1 (class B)에

기본 서브넷 마스크를 적용하면 네트워크 부분이 150.150.0.0이 된다

새로운 서브넷 마스크인 255.255.255.0을 사용한다면

150.150.100.0이 네트워크 부분이 된다

같은 class B를 사용하는 IP 주소이지만 새로운 서브넷 마스크를 사용하여 호스트 부분을 줄였다

=> class B 주소를 마치 class C처럼 사용한다는 의미

*서브넷 마스킹

기존 IP 주소의 호스트 부분의 일부를 네트워크 부분으로 바꾸는 작업

서브네팅

하나의 주소를 서브넷 마스크를 씌워서 작은 네트워크로 만드는 것

*라우터 아래에서 네트워크를 또 나눈 것이 서브넷이고, 나뉜 서브넷 당 라우터를 또 두어야 한다

section 08. 서브넷 마스크의 기본 성질

서브넷 마스크의 성질 1

서로 나뉜 서브넷은 라우터를 통해서만 통신이 가능하다

- 다른 브로드캐스트 영역에 존재하기 때문에

*서브넷

서브넷 마스크로 만들어진 네트워크

하나의 독립된 네트워크

서브넷 마스크의 성질 2

서브넷 마스크는 이진수로 썼을 때 1이 연속적으로 나와야 한다

255.255.255.10 등은 사용 불가

(255.255.255.248 등은 사용 가능 1111 1111.1111 1111. 1111 1111. 1111 1000 이기에)

section 09. 서브넷 마스크, 그 속으로...

*호스트 부분이 모두 0인 주소

네트워크 자체를 의미

*호스트 부분이 모두 1인 주소

브로드캐스트 주소

서브넷 만들기

주어진 네트워크: 201.222.5.0

서브넷 요구 조건

- 서브넷당 호스트 수: 5개 이상

- 총 서브넷 수: 20개 이상

1. 디폴트 서브넷 마스크 찾기

주어진 네트워크는 class C로 디폴트 서브넷 마스크는 255.255.255.0

2. 서브넷 마스크 구하기

서브넷 당 호스트의 수가 5개 이상이 되어야 하기에 2^2는 불가, 2^3부터 가능

즉, 호스트가 세자리의 이진수로 이루어져야 한다는 의미

255.255.255.ssss shhh (s: 서브넷 마스크, h: 호스트)와 같은 형식으로 서브넷 마스크가 구성되어야 한다.

서브넷 마스크의 특성상 서브넷 마스크는 이진수로 나타내었을 때 1이 연속적으로 나와야 하기에

해당 조건을 만족시키는 서브넷 마스크는 255.255.255.1111 1000 (255.255.255.248)이 된다.

3. 서브넷 만들기

- 네트워크 부분이 된 부분으로 (ssss s) 서브넷을 만들어나가고

- 호스트 부분이 된 부분으로 (hhh) 호스트를 만들어가면 된다

예시) 네트워크가 0000 0hhh인 서브넷

201.222.5.0000 0000 (호스트가 모두 0이므로 네트워크 자체를 의미)

201.222.5.0000 0001 -> 201.222.5.1

...

201.222.5.0000 0111 (호스트가 모두 1이므로 브로트캐스트 주소)

예시와 같은 방식으로 네트워크 부분과 호스트 부분을 변경해가며 서브넷을 구성하면 된다

[후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹] PART 04. 네트워크 장비에 관한 이야기

R.silver — Mon, 26 Dec 2022 22:55:35 +0900

section 01. 랜카드도 세팅해야 하나요?

*NIC

network interface card (랜카드)

1. 유저의 데이터를 케이블에 실어서 허브, 스위치, 라우터 등으로 전달

2. 전달된 데이터를 CPU에게 전달

- 들어온 프레임의 목적지 MAC address를 보고 자신의 MAC address와 비교한 후 자기 것이 아니면 버린다

설치 위치에 따른 구분

- 데스크톱 랜카드

각 데스크탑에서 사용하는 BUS 방식을 고려하여 데스트톰 랜카드를 결정해야 한다

- 노트북용 랜카드

PCMCIA 방식

속도에 따른 구분

100Mbps

10Gbps 등등

7레이어를 지나는 동안 데이터들이 추가되고, 다양한 overhead가 존재하기에 실제로 저 정도의 속도가 나오지는 않는다

접속 케이블에 따른 구분

TP, BNC, AUI 포트를 가진 랜카드

광케이블과 접속하는 랜카드 등등

section 02. 허브 이야기 그 첫 번째

랜카드가 설치된 각각의 pc들은 케이블을 타고 허브에 연결된다

같은 허브에 연결된 pc끼리는 서로 통신이 가능하다

랜카드에 맞는 허브를 선택하는 것이 중요하다

(랜카드는 100 Mbps용인데 허브는 10 Mbps용이라면 속도는 10 Mbps가 된다)

랜카드, 케이블, 허브만 있으면 허브에 접속된 모든 pc가 서로 통신이 가능하다 (외부로는 일단 못 나감)

허브

Multiport Repeater

* Multiport

포트가 많이 붙어 있다

*Repeater

들어온 데이터를 그대로 재전송한다

- 케이블은 전송 거리에 제약이 있다.

- 멀리 떨어진 곳으로 데이터를 전송하기 위해 들어온 데이터를 다른 곳으로 전달해주는 장비

- 현재는 허브가 그 역할을 대신한다

=> 허브는

포트가 여러 개 달린 장비이며, 한 포트로 들어온 데이터를 나머지 모든 포트로 뿌려주는 장비

이더넷 허브는

CSMA/CD의 적용을 받아서

하나의 pc가 허브에 데이터를 보낼 때 다른 pc가 허브에 데이터를 보낸다면 충돌(collision)이 난다

하나의 pc에서 collision이 나면 모든 pc들이 영향을 받는다

이때 같은 허브에 연결되어 있는 모든 pc 들은 같은 collision domain에 있다고 말한다

section 03. 허브의 한계

한 순간에 한 pc만 네트워크 상에서 데이터를 실어 보낼 수 있다

그러므로 한 번의 충돌이 나면 허브에 붙어 있는 모든 pc들이 영향을 받는다

콜리젼 도메인에 pc가 많을수록 더 많은 콜리젼이 발생한다

section 04. 허브 이야기 그 두 번째

허브의 3가지 종류

인텔리전트 허브, 세미 인텔리전트 허브, 더미허브

1. 인텔리전트 허브

- NMS (네트워크 관리 시스템)을 통해 관리가 된다

-> 모든 데이터를 분석할 수 있고, 제어할 수 있다

- Auto Partition

자동으로 문제가 발생한 pc를 isolation 시킨다

허브에 연결된 한 pc가 고장 나 지속적으로 메시지를 보내 네트워크에 있는 모든 pc가 통신이 불가능할 때 (CSMA/CD 특성) pc가 연결된 포트를 자동으로 찾아내어 isolation 시킨다

요즘에는 더미 허브에도 이 기능이 있기도 하다

*stackable hub

- 쌓을 수 있는 허브

- 백플레인이 빨라지고

하나가 고장 나도 다른 장비에 영향을 미치지 않는다

- NMS을 이용하여 전체 스택 장비들을 한 대의 장비처럼 관리할 수 있다

section 05. 허브의 끝과 스위치의 시작

허브를 사용할 땐 콜리젼 도메인이 너무 커지는 상황에 주의해야 한다

이러한 문제를 해결하기 위해

콜리전 도메인을 나눠줄 수 있는 브리지 (bridge) 또는, 스위치 (switch) 장비가 출현

1번 pc와 2번 pc가 통신을 하는 동시에 3번 pc와 4번 pc가 통신을 하는 상황 일 때

허브라면

1, 2번 pc가 통신이 끝날 때까지 기다려야 한다

스위치라면

다른 pc들이 동시에 통신할 수 있다

각각의 포트에 연결된 pc가 독자적(Dedicated)하게 10 Mbps 혹은 100 Mbps의 속도를 갖는다고 말할 수 있다

스위치

- 포트별로 콜리젼 도메인을 나눈다

- 허브가 처리할 수 없는 콜리젼 문제의 해결이 가능하다

- 허브에 비해 데이터를 처리하는 방법이 우수하다

- 데이터 전송 에러 등을 복구해주는 기능 등 여러 기능을 가지고 있다

- 포트 수 별로 차선이 만들어진다고 생각하면 된다

- 데이터 속도가 일반적으로 허브에 비해 느리다

그러나 모든 pc가 동일한 서버와 통신을 한다면

콜리젼 도메인이 나누어져 있더라도

서버와의 통신은 어느 한순간에는 하나의 pc만 가능하다

(서버가 한대만 존재하기 때문에)

모든 장비가 무조건 어느 한 곳으로만 향하는 경우에는 허브나 스위치의 속도 차가 별로 안 난다

이러한 조건들을 잘 고려하여 허브와 스위치를 선택하는 것이 좋다

그러나 요즘 스위치 가격이 저렴해지고, 네트워크 사용자들이 인터넷을 사용하여 많은 데이터를 주고받기에 허브보다는 스위치를 많이 사용한다

section 06. 험한 세상의 브리지(다리?) 되어 그대 지키리

스위치를 이해하기 위해서는 브리지를 이해해야 한다

콜리젼 문제는 작은 규모의 네트워크에서는 문제가 되지 않지만

네트워크 규모가 커지면 문제가 생길 수 있다

이때 사용하는 것이 브리지이다

브리지

허브로 만들어진 콜리젼 도메인 사이를 반으로 나누고 중간에 다리를 놓는 것

나뉜 곳은 동시에 통신이 가능하다

다리를 건너지 않아도 된다면 다리를 못 건너게 하고,

통과해야 한다면 통과하게 하여 콜리젼 도메인을 나누어 준다

또한, 스위치는 브리지와 유사한 역할을 한다

section 07. 브리지/스위치의 기능

1. Learning: 배운다
2. Flooding: 모르면 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트로 뿌린다
3. Forwarding: 해당 포트로 건네준다
4. Filtering: 다른 포트로는 못 건너가게 막는다
5. Aging: 나이를 먹는다

1. Learning

pc가 통신을 위해 프레임을 보내면 해당 pc의 mac address를 읽어서 자신의 mac address 테이블에 저장해 둔다

이후 다른 pc가 해당 pc에게 통신할 경우 자신의 브리지 테이블을 참고하여 다리를 건너게 할 것인지 아닌지를 결정한다

=> 프레임을 받아서 출발지의 mac address를 확인하고 브리지 테이블에 정보를 써 둔다

2. Flooding

출발지를 제외한 나머지 포트로 데이터를 전송하는 것

- 들어온 프레임에 적힌 mac address가 브리지 테이블에 저장된 것이 아니라면 브리지는 어디로 데이터를 보내야 할지 모른다 (한 번도 해당 주소로 통신을 한 적이 없기에 주소를 배우지 못했다)

- 이럴 때 들어온 브리지는 포트를 제외한 모든 포트로 데이터를 전송한다

브로드캐스트나 멀티캐스트에도 발생한다

3. Forwarding

1. 목적지가 어디인지 알고 있고 (브리지 테이블에 저장됨)

2. 목적지가 출발지와 다른 세그먼트에 존재할 경우

3. 해당 포트 쪽으로만 프레임을 뿌린다

한번 이상 통신을 하여 목적지를 알고 있을 때

cf) foolding - 다리를 건너지만 모두에게 뿌린다

forwarding - 다리를 건너지만 해당 포트로만 뿌린다

4. Filtering

콜리젼 도메인을 나누는 역할

1. 브리지가 목적지의 mac address를 알고

2. 출발지와 목적지가 같은 세그먼트에 있을 경우

3. 다리를 막아 콜리젼 도메인을 나눈다

만약 이 자리에 브리지 대신에 허브가 놓여 있었다면 이러한 콜리젼 도메인이 분리되지 않아 동시에 통신할 수 없다

5. Aging

브리지 테이블에 저장된 내용 중 오래된 내용을 삭제하여 저장 공간을 유지하는 것

- mac address를 브리지 테이블에 저장하고 나면 aging이 가동되어 저장한 뒤 300초 (기본 값)가 지나도록 해당 주소를 가진 프레임이 들어오지 않으면 브리지 테이블에서 삭제한다

- 타이머가 끝나기 전에 브리지로 들어오면 타이머를 리셋하고 처음부터 다시 카운트한다 => aging 타이머를 refresh 한다

스위치와 브리지의 차이점

1. 가격: 스위치 > 브리지

2. 인기: 스위치 > 브리지

3. 스위치는 처리 방식이 하드웨어로 이루어진다 (ASIC - 처리 방식을 칩에 구워 만듦)

4. 스위치는 서로 다른 속도를 연결해줄 수 있다

5. 스위치는 브리지에 비해 제공하는 포트 수가 많다

6. 스위치는 cut-through, store-and-forward 방식을 사용하지만 브리지는 오직 store-and-forward 방식을 사용

section 08. Looping(뺑뺑이)는 왜 생길까요?

Looping (루핑)

프레임이 네트워크 상에서 무한정으로 뺑뺑 도는 현상

네트워크가 조용해지기를 기다리기만 할 뿐 데이터 전송이 불가능한 상태

브리지, 스위치 디자인에서 가장 주의해야 하는 사항

- 두 호스트 사이에 스위치/브리지가 2개 있다면 루핑이 발생할 수 있다

(하나의 경로가 끊어져도 다른 경로를 사용할 수 있도록 하기 위해 2개 만들었다)

- CSMA/CD 특성으로 네트워크가 무용지물 상태가 된다

스패닝 트리 알고리즘 (spanning tree alforithm)

루핑을 방지하는 알고리즘

Fault Tolerant

장애 대비책

대부분 이중 구조를 의미하고 전체 네트워크가 하나의 지점에서 발생한 장애로 인해 영향을 받는 것을 방지하기 위한 대비책

Load Balancing

로드를 분산하는 것 (속도가 빨라짐)

대부분의 로드 밸런싱을 fault tolerant가 가능하지만

fault tolerant는 load balancing이 안 되는 경우도 있다

혼동하기 쉬우니 주의!

section 09. 스패닝 트리되지 않는 스위치는 팥 없는 찐빵!

스패닝 트리 (spanning tree)

루핑을 검색하여 루핑이 발생할 수 있는 상황을 막는 것

- 두 개 이상의 경로가 발생하면 하나를 제외하고 나머지 경로를 자동으로 막는다

- 기존 경로에 문제가 생기면 막아놓은 경로를 풀어서 데이터를 전송 (시간 소요됨)

- 모든 스위치는 스패닝 트리 알고리즘을 지원한다

전통적인 스패닝 트리 알고리즘의 약점을 보완한 방법

약점: 기존 경로에 문제가 발생했을 때 되돌아가는데 1분 이상 소요

- 시스코의 이더 채널(ether-channel): 여러 개의 링크가 마치 하나의 링크처럼 인식되게 하는 기술

- 패스트 이더 채널, 기가 이더 채널: 이더 채널의 속도 차이

- 업링크 패스트 (uplink fast): 복구가 2~3초 안에 되도록 하는 기술

section 10. 라우팅이냐, 스위칭이냐

스위치는 라우터에 비해 가격이 싸고, 속도가 빠르고, 구성이 편리하다

그러나 스위치만 사용한다면 풀리지 않는 문제들이 있다

라우터 역할 1. 브로드캐스트

브로드캐스트 영역을 나누지 않으면 매번 모든 브로드캐스트를 받아 컴퓨터를 제대로 사용할 수 없을 것이다

이러한 일을 방지하는 역할이 라우터 (브로드캐스트 도메인을 나눈다)

- 브리지/스위치를 사용하면 콜리젼 도메인 영역이 줄어든다

스위치만 사용한 경우 - 브로드캐스트 도메인이 커진다

- 그러나 브로드캐스트 도메인은 커진다

라우터를 사용한 경우 - 브로드캐스트 도메인이 작아진다

- 이걸 나눠주는 역할이 라우터

라우터 역할 2. 로드 분배

여러 개의 경로를 가지고 있기에 데이터가 여러 경로로 날아갈 수 있다

한쪽 경로에 문제가 생겨도 다른 쪽 경로로 날아가면 된다

(스위치로도 분배가 가능하지만 제한적이다)

라우터 역할 3. QoS

Quality of Service

프로토콜이나 데이터의 크기, 중요도 등 여러 상황에 따라 트래픽의 전송 순서 조정

[후니의 쉽게 쓴 시스코 네트워킹] PART 03. TCP/IP와의 만남

R.silver — Mon, 26 Dec 2022 19:43:05 +0900

TCP/IP

인터넷을 사용하기 위한 프로토롤

=> 인터넷에서의 공용어

특징

각각의 네트워크에 접속되는 호스트들을 고유의 주소를 가지고 있어서 자신이 속해 있는 네트워크뿐만 아니라 다른 네트워크에 연결되어 있는 호스트까지도 서로 데이터를 주고받을 수 있도록 만들어져 있다.

1. ip 주소가 같으면 안된다.

2. 네트워크별로 동일한 네트워크 부분을 가져야 한다

3. 네트워크별로 서브넷 마스크를 동일하게 가져야 한다

전 세계에서 나만이 가지고 있는 것

원칙적으로는 같은 주소를 사용하면 ip 주소가 충돌 난다

그러나 현재 사용할 수 있는 ip 주소를 거의 다 사용했기에 각자가 다른 ip 주소를 사용한다는 것이 어려워짐

따라서

NAT 방식 혹은 PAT 방식등을 사용하여 ip 주소를 공유한다.

*NAT 방식

network address translation

내부 네트워크에서는 공인되지 않은 ip 주소 사용, 인터넷으로 나갈 때만 공인된 ip 주소 사용

*PAT 방식

port address translation

동일한 ip주소를 가지고 여러명이 인터넷에 접속하며 포트 번호만을 변경하는 방식

*NIC

network information center

공인된 ip 주소를 나눠주고 관리해주는 기관

*DHCP

dynamic host configuration protocol

자동으로 ip 주소를 배정해 주는 것 (다 쓰고 나면 회수한다)

- 한 네트워크에서 사용 가능한 모든 ip 주소를 DHCP가 가지고 있는다

- 클라이언트 pc가 켜지면 네트워크에 ip 주소를 달라고 브로드캐스트를 뿌린다

- 요청을 받은 DHCP 서버는 클라이언트에게 자신이 관리하는 ip 주소 중 하나를 자동으로 할당한다

os, 라우터 등에서 기본적으로 제공하는 기능

[Girls In ICT 2022] 참여 & 수상 후기

R.silver — Mon, 28 Nov 2022 22:42:22 +0900

Girls in ICT 2022 해커톤 - Ericsson (ericssonlg.com)

Girls in ICT 2022 해커톤

에릭슨엘지는 ICT 리더로서 균형적이며 다양성을 포용하는 ICT 산업계를 만들어가기 위해 여성의 STEAM 교육을 장려하고 ICT 산업으로의 진로 개발을 응원하기 위해 Girls in ICT 해커톤을 개최합니다.

www.ericssonlg.com

2022.09.30 ~ 2022.11.23

Girls In ICT 2022의 시작부터 수상까지 과정을 기록한 글입니다.

팀명: Ada

팀원 닉네임: 선요, 희요, 은요 (작성자)

분명 해커톤은 5일이었는데...

준비하고 준비하고 준비하다 보니 2달이 되어버렸다.

팀 결성

9월 말쯤

선요에게서 해커톤에 함께 하자는 연락이 왔다.

이전부터 함께 프로젝트를 해보고 싶었던 선요, 희요의 연락이기도 했고,

라즈베리 파이를 사용하는 해커톤이라길래 바로 함께 하고 싶다고 답변하였다.

그렇게 우리의 킥보드 프로젝트가 시작되었다.

선요의 제안

예선 준비

Girls In ICT의 첫 관문인 예선을 통과하기 위해 영문으로 작성된 PPT 아이디어 제안서를 작성해야 했다.

주제에 맞는 아이디어를 선정하고 내용을 구체화하기 위해 여러 번의 회의를 거쳤고,

그 결과 주행 법규를 어기는 전동 킥보드를 단속하는 프로그램을 만들기로 하였다.

본선 진출!

우리 아이디어가 본선 진출 아이디어로 선정되었다.

본선 진출 팀 10팀은 에릭슨엘지 서울 R&D 캠퍼스에서 진행되는 사전 교육에 참여해야 한다.

이에 우리 팀도 11월 14일 금요일에 에릭슨엘지 서울 R&D 캠퍼스에 사전 교육에 참여하러 갔다.

친절하게 길 안내해주는 배너 & 눈에 잘 보이는 Ada 이름표 & time table

Hands-on

오프닝 행사가 끝난 뒤 멘토님들께서 진행하시는 핸즈온 시간이 시작되었다.

라즈베리 파이와 각종 센서들을 팀당 1세트씩 배부받고,

멘토님을 따라 기초적인 센서 사용 법을 익혔다.

Hands-on 실습

하나씩 실습해보며 배부받은 라즈베리와 센서에 익숙해지는 시간을 가졌다. 실습을 해보니 진짜 해커톤에 참여하고 있다는 것이 실감 났다.

인터뷰 하는 멋진 팀장님과 단체 사진 찍은 우리 팀

간식도 많이 챙겨주시고, 중간중간 사진도 많이 찍고, 인터뷰도 했다.

사진을 이렇게 많이 찍힌 적이 없었던 것 같다

이 상황이 신기하고 재밌었다.

찰칵찰칵찰칵

해커톤 시작

사전 교육 행사가 끝난 뒤 바로 학교로 돌아가 개발을 시작했다.

1일 차

해커톤 1일 차 목표는

앞으로의 일정 정리
횡단보도 인식 모델 찾기 (어떤 모델로 어떤 데이터셋을 사용하여 개발할지)
라즈베리 파이 초기 설정

이렇게 세 가지였다.

셋이 함께 앞으로 해커톤 완주를 위해 해야 할 일들을 정리하였다.

이후 역할을 나누어

나와 희요는 횡단보도 인식 모델을 찾고,

선요는 라즈베리 파이 초기 설정을 진행하였다.

역시 초반에 해야 하는 일들이 가장 어려운 것 같다

아무것도 없는 상태에서 사용해야 하는 모델을 찾고, 데이터셋을 구축해야 하고,

초기 환경 설정을 해야 하는 상황...

이 과정에서

횡단보도 인식 프로세스를 바꾸기고 하였고,

라즈베리에 여러 프로그램 특히, 욜로를 설치하는 과정에서 어려움이 많았다.

초기 계획

2일 차

2일 차는 토요일이었다.

아침부터 학교에 모여 어제 미처 다 하지 못했던 일들과 계획했던 일들을 진행하였다.

라즈베리 파이 담당인 선요는

라즈베리 파이 초기 설정을 마무리하고 센서를 연결한 뒤 관련 코드를 작성하였다.

딥러닝 모델 담당인 희요는

딥러닝 모델을 우리의 상황에 맞추어 변경하고, 관련 데이터 셋을 가지고 학습을 진행하였다.

이후 라즈베리 파이에서 원활하게 돌아갈 수 있도록 경량화를 진행하였다.

서버와 프론드 담당인 나는

ERD를 설계하고

데이터베이스와 서버를 구축하였다.

이후 프론트엔드 페이지를 생성하고 라즈베리 파이에서 값을 받아와 html에 적합한 값이 보이도록 코드를 작성하였다.

변경된 계획 + 연구의 응원 메시지

3일 차

3일 차도 역시 주말이었는데

낮에 일이 있었던 나를 제외한 선요와 희요가 아침 일찍부터 학교에 나와 개발을 진행하였다.

어제 다 끝내지 못했던 작업을 마저 하고

선요는

라즈베리 파이에 웹캠, 스위치, 부저 등을 모두 연결하고, 올바르게 작동할 수 있도록 관련 코드를 작성하였다.

희요는 라즈베리에서도 프로젝트에 적합한 속도가 나올 수 있도록 경량화 작업을 계속해서 진행하였다. 또한, 인식률 향상을 위해 코드를 수정하고 변형하였다.

나는 센서로부터 읽어온 값을 저장하고 테이블과 이미지 형태로 화면에 출력할 수 있도록 코드를 작성하였다. 이후 센서 값들을 분석하여 표로 나타내었고, 결과를 확인할 수 있는 페이지를 생성하였다.

월요일에는 수업도 있고 멘토링도 예정되어 있기에 개발할 시간이 부족할 것 같았다. 그래서 힘이 들더라도 주말 동안 최대한 많은 것을 완성할 수 있도록 노력하였다.

4일 차

열일했던 주말이 끝나고 다시 월요일이 돌아왔다

주말 동안 열심히 개발한 덕분에 월요일에는 조금 여유롭게 마무리 작업에 들어갈 수 있었다.

선요는

추가로 공수해온 GPS를 연결하고

인식된 값이 서버로 넘어갈 수 있도록 개발하였다.

그리고 라즈베리에 연결된 모든 센서들이 올바르게 작동할 수 있도록 코드를 수정하였다.

희요는

계속해서 모델 최적화를 진행하였으며

생각보다 모델 개발이 빨리 끝나 ppt 작업을 시작하였다.

나는

이전까지 개발했던 데이터베이스, 서버, 프론트엔드 페이지가

서로 잘 연결되어 작동될 수 있도록 코드를 수정하였으며

GPS를 통해 읽어온 값을 바탕으로 추가적인 데이터 분석을 진행하였다.

모두가 맡은 바를 마무리 지을 수 있도록 노력하였다.

야식으로 먹은 회

그리고 야식으로 회를 먹었다 ㅎㅎㅎ

맛있어서 또 사 먹을 것 같다

5일 차

드디어 마지막 날이 밝아 왔다

5일차 계획은 다음과 같다

각자 개발했던 것을 하나로 모아 테스트해보기
밖으로 나가 시연하고, 사진, 영상 촬영하기
ppt 완성하기
영상 완성하기
리드미 작성하기
주석 달고 코드 정리하기

개발은 종료되었지만 해야 할 일이 많아 바쁜 하루가 될 것 같았다.

일단 아침 일찍 모여 자신의 코드를 다듬고

밖으로 나가 시연을 진행하였다.

학교 근처에 있는 킥보드를 대여해서

학교 내부에 있는 횡단보도에서 시연을 하였다.

다행히 사람이 많이 없고, 차가 다른 곳보단 많지 않아 시연하기에 적합했다.

시연 환경 구성 중 & 장치 연결

Ta-da! 전부 연결한 모습, 선이 너무 어지러워서 정리를 했다

깔끔해진 전동 킥보드

횡단 보도 인식 성공!

화면이 너무 작고 밝아서 확인이 힘들지만 횡단보도를 올바르게 인식한 화면이다

다행히 실내에서 테스트한 것과 동일하게 횡단보도 인식이 잘 되며가속도 센서와 스위치가 잘 연동되어 전동 킥보드가 횡단보도를 주행하는지 판단할 수 있었다.

1시간 반 정도 테스트를 진행하고, 사진과 영상을 촬영하였다.

그동안의 노력이 헛되이 되지 않아 정말 다행이고 잘 작동되어 기뻤다

개기월식

수업이 끝나고 식사 후 학교로 돌아가는 길에 개기월식이 시작되었다

찍은 것 중 잘 나온 것 같아서 올려본다..ㅎㅎ

맛있는 것도 먹었고, 개기월식도 잘 봤으니...

다시 남은 작업을 시작해야 했다.

이제 남은 작업은

ppt 완성
실내 시연 영상 촬영
영상 완성
코드 다듬기, 주석, 커밋 규칙에 맞추어 작성하기
리드미 작성

생각보다 너무 많이 남아서 놀랐다.

이미 해는 지고 남은 시간은 얼마 없는데...

그래도 오늘 안으로 모든 것을 끝내야 했기에 다시 일을 시작했다.

각자 자신의 코드를 다듬고 주석, 커밋을 규칙에 맞추어 작성하였다.

선요는

실내 시연 영상을 촬영하고

영상에 들어갈 대본을 작성하고, 영어로 녹음하였다.

희요는

ppt를 완성하였고,

영상을 완성하였다.

나는

희요를 도와 ppt를 완성하였고,

리드미를 작성하였다.

다행히 시간 안에 모든 것을 완료하였고,

시간 내에 제출 완료하였다.

제출한 코드와 리드미 파일은 다음과 같다

gommy15/Ada (github.com)

GitHub - gommy15/Ada

Contribute to gommy15/Ada development by creating an account on GitHub.

github.com

결과물로 깃허브와 영상을 제출해야 했다.

결선

결선 진출 메일

며칠 뒤 결선 결과가 메일로 전달되었다

이 메일을 먼저 확인한 희요와 선요가 결과를 전달해줬는데

정말 정말 기뻤다.

아직 한 단계 더 남았지만

열심히 노력하며 결과를 하나하나 만들어 나가는 것 같아서 성취감도 들고 굉장히 뿌듯했다.

결선 준비

결선에는 5팀이 올라가고

수상하기 위해서는 3팀 안에 들어야 한다.

준비해야 할 항목은 다음과 같다.

영어 발표
질의응답 준비

영어 발표는 내가 맡았고,

함께 발표 대본을 작성하고 번역하는 과정을 반복했다.

약 5일 전 대본을 완성하였고,

그때부터 틈틈이 대본을 암기하기 시작했다.

영어로 발표를 한다는 게 긴장이 되고 걱정이 되었다.

그래도 팀원들이 응원해준 덕분에 끝까지 포기하지 않고 도전할 수 있었던 것 같다.

하루 전 대본 암기를 완료하였고,

수십 번 연습을 했다.

결선 당일

드디어 결선 당일이 되었다.

이제 드디어 끝이라는 안도감이 들기도 했지만

발표에 대한 걱정이 더 컸다.

11시 10분쯤 가산디지털단지 역 앞에서 만나서

유명 초밥 맛집에 갔다.

발표 전 어떤 걸 먹을까 하다가

조금은 간단하게 먹고 싶어 초밥으로 결정하였다.

초밥

1시 10분 정도까지 도착했어야 했는데

밥 다 먹으니깐 12시였다 ㅎㅎㅎ

그래도 일단 들어갔는데...

점심시간이라 못 들어갔다.

근처에 카페가 많길래 사람이 적고 앉을 곳이 잇는 곳으로 들어갔다.

거기서 좀 쉬면서

발표 연습을 했다.

전날 학교에서 고양이를 구경하다가 넘어져서 가지고 있던 파스를 마이크삼아 발표 연습을 했다.

카페에서 점심시간에 파스를 들고 영어로 발표하는 상황이 넘 웃겼다

그래도 실수하지 않기 위해 계속해서 연습했다.

얼추 시간이 다 되어서

결선 장소로 이동하였다.

이미 다른 팀들이 도착해있었다.

우리도 얼른 준비하고 자리에 앉았다.

사실 우리 팀은 팀복을 준비해 갔기에 ㅎㅎㅎ

그 옷으로 갈아입고, 준비해 온 배지를 달았다.

근데 에릭슨엘지에서도 뱃지를 제공해주셔서 배지가 2개가 되었다.

직접 만든 팀복 & 뱃지 & 제공해주신 뱃지

팀복에 있는 사람은 우리 팀장님이다 ㅎㅎㅎ

디자인부터 전사까지 모든 과정을 직접 했기에 무엇보다 의미 있었다.

배지도 디자인부터 만드는 것까지 직접 했다!!

학교에 이런 것들을 무료로 만들 수 있는 공간이 있어 만들게 되었다.

우리 학교 최고 ^&^

아직 쓸 말이 많이 남았는데

에디터가 버벅거린다

혹시 날아가는 건 아니겠지

다시 만난 배너 & 출입증 & 긴장되지만 사진은 찍는다

결선 장소에 오니깐 긴장이 되기 시작했다.

이제 진짜 끝이라는 생각도 들고

영어 발표도 걱정되고

다른 팀 개발 내용도 궁금했다.

우리 팀은 3번째 순서로 발표하게 되었는데

순서가 정말 좋았다!

처음이 아니라 질문 내용도 파악할 수 있었고,

끝이 아니라 끝까지 긴장하고 있지 않아도 되었다.

지난번 본선 때 제출한 영상을 시청한 뒤

영어 발표를 진행했다.

영어 발표 후 심사위원 질의응답 시간이 있었다.

희요와 선요가 대답을 막힘없이 해주어서 고마웠다.

드디어 우리 발표가 끝났다.

긴장을 풀고 행사를 즐길 수 있었다.

모든 팀의 발표가 끝난 뒤

결과 발표 전까지

에릭슨 엘지 eco님과 스웨덴 주한스웨덴대사관 과학 혁신 참사관님의 강연이 있었고,

직원분들의 토크쇼도 진행되었다.

모든 행사가 영어로 진행되어 약간 어질 했지만

정말 의미 있고 뜻깊은 내용들이어서 좋았다.

행사가 끝나고...

결과 발표가 진행되었다.

정말로 긴장이 되었다.

근데 후회하지 않을 정도로 열심히 했기에

상을 받지 못하더라도 의미가 있었던 시간이라고 생각되었다.

가장 처음으로 #000 팀이 수상했다.

예상하기로 이름순으로 불렀을 때 # 다음에 불리지 않으면 우리는 수상자가 아니라는 생각에

정말 긴장했다...

근데!!

다음 수상 팀으로 Team Ada가 불렸다

정말 놀랐고 수상할 줄 몰랐다.

마음속으로 수상 못해도 잘했다고, 괜찮다고 생각하고 있었는데

팀이 불려서 정말 감사했다.

Best Award

수상 기념 회식~!!

현수막

감사하게도 정말 많은 분들께 축하받았고, 학교에 현수막도 걸리게 되었다.

아직 걸린 모습은 보지 못했지만 조만간 현수막이 달리면 사진을 업데이트해야겠다.

생각지 못하게 참여한 해커톤에서 의미 있는 결과를 낼 수 있어서 정말 좋았다.

교수님, 동기들, 지인들 등등 정말 많은 사람들의 도움을 받았고

그분들이 없었다면 이런 결과를 낼 수 없었을 것이다.

우리 Ada 팀의 희요, 선요 그리고 도움 주신 많은 분들에게 감사인사를 드리며 이 글을 마무리 지어야겠다

[빼먹기엔 아쉬운 기록들]

회의 기록 & 왜 찍었는지 모를 카드 찍는 모습

yolo 인식 확인 & 개기월식 & 숯불닭갈비

희요의 후기 보러 가기 시리즈 | Girls in ICT - developer_gom.log (velog.io)

시리즈 | Girls in ICT - developer_gom.log

일주일이 지나서 쓰는 후기 기억이 나야할텐데… 일단 시작해보겠다 3일 전

velog.io

선요의 후기 보러 가기 [GICT 2022] Girls in ICT 2022 해커톤 "예선" 후기 (tistory.com)

[GICT 2022] Girls in ICT 2022 해커톤 "예선" 후기

에릭슨 엘지에서 주최하는 공모전 Girls in ict 2022 공모전에 참가하였다. 공모전 링크이다. https://www.ericssonlg.com/ko/events/girls-in-ict-2022-hackathon Girls in ICT 2022 해커톤 에릭슨엘지는 ICT 리더로서 균형적

dev-sunyo.tistory.com

최댓값과 최솟값의 초깃값 지정

R.silver — Fri, 23 Sep 2022 09:23:09 +0900

최댓값 → 최솟값을 초깃값으로

최솟값 → 최댓값을 초깃값으로

sys 사용

시스템에서 지정할 수 있는 가장 크고, 작은 값을 활용

mx = -sys.maxsize
mn = sys.maxsize

float 사용

float을 사용하여 무한대 값을 지정

mx = float('-inf')
mn = float('inf')

임의의 값 (999999 등)을 최댓값, 최솟값 등으로 설정하는 것은 가장 좋지 않은 방법이다.

파이썬은 임의 정밀도를 지원하여 사실상 무한대의 값을 지정할 수 있다.

얼마든지 지정한 값 보다 작거나, 큰 값이 들어올 수 있다.

혹은 코테 문제에서 기술되어 있는 제약 조건을 확인한 뒤 기준에 맞추어 최대, 최솟값을 처리하면 된다

[python] 238. Product of Array Except Self

R.silver — Tue, 6 Sep 2022 23:36:59 +0900

Product of Array Except Self - LeetCode

Level up your coding skills and quickly land a job. This is the best place to expand your knowledge and get prepared for your next interview.

leetcode.com

자신을 제외한 배열의 곱

제시된 배열에서 자신을 제외한 값들을 곱한 값들을 리턴하는 문제

주의!! 나눗셈 금지 조건 존재

배열의 모든 값들의 곱을 구하고 자기 자신으로 나누는 풀이는 불가!

풀이

옳은 풀이

자기 자신을 제외한

왼쪽 값들의 곱셈 결과와

오른쪽 값들의 곱을 곱하면 올바른 풀이를 할 수 있다.

1. 자기 자신을 제외한 왼쪽 값들의 곱

mul = 1 # 곱셈이기에 초깃값이 1이 되어야 한다 
for i in range(len(nums)):
	result.appand(mul) # 자신을 제외한 왼쪽 값들의 곱들이 들어간다 
    mul *= nums[i] # 여기서 이전 값들의 곱이 쌓인다

2. 자기 자신을 제외한 오른쪽 값들의 곱

mul = 1
for i in range(len(nums)-1, 0 -1, -1):
	# (start, stop, step) stop은 범위 미포함이라 -1 해줘야 한다 
    result[i] *= mul # 왼쪽에서 곱해져온 값에 또 곱해야 한다 
    mul *= nums[i]

3. 완성된 코드

from typing import List
class Solution:
    def productExceptSelf(self, nums: List[int]) -> List[int]:
        result = []
        mul = 1
        for i in range(len(nums)):
            result.append(mul)
            mul *= nums[i]
        mul = 1

        for i in range(len(nums)-1, 0 -1, -1):
            result[i] *= mul
            mul *= nums[i]
                    return result

s = Solution()
print(s.productExceptSelf([1,2,3,4]))
print(s.productExceptSelf([-1,1,0,-3,3]))
print(s.productExceptSelf([0, 0]))
print(s.productExceptSelf([0, 4, 0]))

옳지 않은 풀이

모든 값들을 곱하여 자기 자신으로 나누려고 시도 (조건에 맞지 않음)

from typing import List
class Solution:
    def productExceptSelf(self, nums: List[int]) -> List[int]:
        mul = 1
        for num in nums:
            if nums.count(0) > 1:
                mul = 0
            if num != 0:
                mul *= num
            # 전부 0만 들어있는 배열이 들어왔을 때 오류 
            # -> set 으로 처리
            # set(nums) == {0}

            # 0이 2개 이상 들어있는 배열은 ?
            # 항상 값이 0이 된다 
            # if nums.count(0) > 1: 로 위의 질문과 한번에 처리
        for num in nums:
            if 0 in nums:
                if num != 0:
                    result.append(0)
                else:
                    result.append(mul)
            else:
                result.append(mul//num)
        return result

위 코드가 타임 아웃이 되었다

(타임 아웃도 문제인데 조건이 아예 맞지 않은 풀이)

타임 아웃이 되어 자기 자신을 제외한 배열을 인덱싱을 사용하여 만들었다

from typing import List
class Solution:
	def productExceptSelf(self, nums: List[int]) -> List[int]:
        result = []
        for i in range(len(nums)):
            new_nums = nums[:i] + nums[i+1:]
            mul = 1
            for num in new_nums:
                mul *= num
            result.append(mul)
        return result