정보처리기사 필기 핵심 요약 | 4과목 : 프로그래밍 언어 활용

✨ C/C++의 데이터 타입 크기 및 기억 범위

 

✨ JAVA의 데이터 타입 크기 및 기억 범위

 

✨ Python의 시퀀스 자료형

List, Tuple, range, 문자열처럼 값이 연속적으로 이어진 자료형

 

✨ 변수

작성 규칙

- 영문자, 숫자, _ 사용 가능

- 첫글자는 영문자, _ 로 시작, 숫자는 올 수 없다.

- 글자수 제한 없음

- 공백, *, +, -, / 등 특수문자 사용할 수 없다.

- 대,소문자 구분

- 예약어 사용 금지

- 변수 선언 시 변수명에 데이터 타입을 명시하는 것을 헝가리안 표기법이라고 한다

 

✨ 가비지 콜렉터

변수만 선언만 하고 사용하지 않으면 이 변수들이 점유한 메모리 공간은 다른 프로그램들이 사용할 수 없게 된다.

이렇게 선언만 하고 사용하지 않는 변수들이 점유한 메모리 공간을 강제로 해제하여 다른 프로그램들이 사용할 수 있도록 하는 것을 가비지 콜렉션이라고 하고, 이 기능을 수행하는 모듈을 가비지 콜렉터라고 한다.

 

✨ 연산자

- 산술 연산자

- 관계 연산자: 두 수의 관계를 비교하여 참 또는 거짓을 결과로 얻는 연산자 (==, !=, >, >= ,,,,,)

- 비트 연산자: &(and), ^(xor), |(or), ~(not), <<(왼쪽 시프트, 비트를 왼쪽으로 이동), >>(오른쪽 시프트, 비트를 오른쪽으로 이동)

- 논리 연산자: 두 개의 논리 값을 연산하여 참 또는 거짓을 결과로 얻는 연산자 (! 부정, && 모두 참이면 참, || 하나라도 참이면 참)

- 대입 연산자: 연산 후 결과를 대입하는 연산식을 간략하게 입력할 수 있도록 대입 연산자를 제공, 산술/관계/비트/논리 연산자에 모두 적용 가능 (+=, -=, *=,,,)

- 조건 연산자: ex) 조건? 수식1 : 수식2;

 

✨ 포인터와 포인터 변수

포인터 = 변수의 주소 (C언어에서는 주소를 제어할 수 있는 기능을 제공)

- C언어에서 변수 주소를 저장할 때 사용하는 변수를 포인터 변수라고 한다.

- 포인터 변수를 선언할 때 자료형을 먼저 쓰고 변수명 앞에 간접 연산자 *를 붙인다. (ex: int *a;)

- 포인텁 변수에 주소를 저장하기 위해 변수의 주소를 알아낼 때는 변수 앞에 번지 연산자 &를 붙인다. (ex: a = &b;)

- 실행문에서 포인터 변수에 간접 연산자 *를 붙이면 해당 포인터 변수가 가리키는 곳의 값을 말한다. (ex: *a;)

- 포인터 변수는 필요에 의해 동적으로 할당되는 메모리 영역인 힙 영역에 접근하는 동적 변수이다.

 

✨ Python-클래스

class 클래스명:
	실행할 문장
    def 메소드명(self, 인수):
    	# self는 메소드에서 자기 클래스에 속한 변수에 접근할 때 사용하는 명칭
        # 임의적으로 self를 사용하지만 사용자가 임의로 지정해도 된다.
        # '인수'는 메소드를 호출하는 곳에서 보낸 값을 저장할 변수, 사용자 임의 저장
        실행할 문장
        
        return 값
        # '값'에는 변수, 객체, 계산식이 올 수 있다.

 

✨ 라이브러리

프로그램을 효율적으로 개발할 수 있도록 자주 사용하는 함수나 데이터들을 미리 만들어 모아 놓은 집합체

- 표준 라이브러리: 프로그래밍 언어에 기본적으로 포함되어 있는 라이브러리이다. 여러 종류의 모듈이나 패키지 형태

- 외부 라이브러리: 개발자들이 필요한 기능들을 만들어 인터넷 등에 공유해 놓은 것으로, 외부 라이브러리를 다운받아 설치하여 사용

 

✨ 운영체제

운영체제의 목적: 처리 능력 향상, 사용 가능도 향상, 신뢰도 향상, 반환 시간 단축

운영체제 성능 평가 기준

- 처리 능력 Throughout

- 반환 시간 Turn Around Time: 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될때까지 걸린 시간

- 사용 가능도 Availability: 시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도

- 신뢰도 Reliability: 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

 

✨ UNIX 시스템의 구성

- 커널Kernel

컴퓨터 부팅될 때 주기억장치에 적재된 후 상주하면서 실행

하드웨어 보호, 프로그램 하드웨어 간의 인터페이스 역할 담당

프로세스(CPU 스케줄링) 관리, 기억장치 관리, 파일 관리, 입/출력 관리, 프로세스간 통신, 데이터 전송 및 변환 등 여러가지 기능 수행

- 쉘Shell

사용자의 명령어를 인식하여 프로그램을 호출하고 명령어를 수행하는 명령어 해석기

시스템과 사용자 간의 인터페이스 담당

DOS, COMMAND.COM과 같은 기능 수행

주기억장치에 상주하지 않고, 명령어가 포함된 파일 형태로 존재하며 보조 기억장치에서 교체 처리 가능

- Utility Program

일반 사용자가 작성한 응용 프로그램을 처리하는 데 사용

DOS에서의 외부 명령어에 해당

유틸리티 프로그램: 에디터, 컴파일러, 인터프리터, 디버거 등이 있다.

 

✨ 파일 디스크립터

파일을 관리하기 위한 시스템(운영체제)이 필요로 하는 파일에 대한 정보를 가진 제어 블록을 의미

파일 블록(FCB; File Control Block)이라고도 한다.

- 파일 디스크립터는 파일마다 독립적으로 존대, 시스템에 따라 다른 구조를 가질 수 있다.

- 보통 파일 디스크립터는 보조기억장치 내에 저장되어 있다가 해당 파일이 Open될 때 주기억장치로 옮겨진다.

- 파일 디스크립터는 파일 시스템이 관리하므로 사용자가 직접 참조할 수 없다.

 

✨ 기억장치 관리 - 배치Placement 전략

새로 반입되는 프로그램이나 데이터를 주기억장치의 어디에 위치시킬 것인지를 결정하는 전략

- 최초 적합

- 최적 적합

- 최악 적합

 

✨ 페이징Paging 기법

메모리 관리 기법 중 하나로, 프로세스를 고정된 크기의 페이지로 나누고, 이를 물리 메모리의 프레임에 할당하여 메모리를 효율적으로 관리하는 방법이다.

페이징은 프로세스와 메모리의 연속성을 제거하여 외부 단편화 문제를 해결하고 가상 메모리 시스템에서 중요한 역할을 한다.

- 장점: 외부 단편화 해결, 가상 메모리 지원, 프로레스 간 독립성

- 단점: 페이지 테이블 관리 오버헤드, 페이지 테이블 조회 지연, 내부 단편화(페이지 크기가 고정되어 있으므로 프로세스가 페이지를 완전히 사용하지 않을 경우 페이지 내의 낭비 공간이 발생)

 

✨ 세그먼테이션Segmentation 기법

메모리를 논리적으로 나누는 메모리 관리 기법

프로그램을 서로 다른 크기의 세그먼트로 나누고, 이를 물리 메모리에 할당한다.

세그먼테이션은 논리적 단위(코드, 데이터, 스택)에 따라 메모리를 나누기 때문에, 프로세스의 구조를 더 자연스럽게 반영할 수 있다.

- 단점: 외부 단편화(가변 크기의 세그먼트를 할당하기 때문에, 메모리 블록 사이에 사용되지 않는 작은 공간 발생), 세그먼트 테이블 관리, 메모리 요구량 증가

단위	고정 크기(Page)	가변 크기(Segment)
주소 구조	페이지 번호 + 페이지 오프셋	세그먼트 번호 + 세그먼트 오프셋
크기	모든 페이지가 동일 크기	세그먼트마다 크기가 다름
단편화	내부 단편화 발생 가능	외부 단편화 발생 가능
테이블	페이지 테이블(Page Table) 사용	세그먼트 테이블(Segment Table) 사용
목적	메모리 공간을 균등하게 나누어 관리	프로그램의 논리적 단위를 관리
장점	외부 단편화 해결, 메모리 관리 간단	프로그램 구조 반영, 세그먼트 보호 및 공유
단점	내부 단편화, TLB 필요	외부 단편화, 테이블 관리 복잡

 

✨ 페이지 교체 알고리즘

페이지 부재(Page Fault)가 발생했을 때 가상기억장치의 필요한 페이지를 주기억장치에 적재해야하는데, 이때 주기억장치의 모든 페이지 프레임이 사용중이면 어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지 결정하는 기법

- OPT (optimal replacement) : 앞으로 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체

- FIFO

- LRU (Least Recently Used) : 최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체

- LFU (Least Frequently Used) : 사용 빈도가 가장 적은 페이지를 교체

- SCR (Second Chance Replacement)

- NUR (Nor Used Recently)

 

✨ 워킹 셋 Working Set

프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들의 집합

 

✨ 스레싱 Thrashing

프로세스의 처리 시간보다 페이지 교체에 소요되는 시간이 더 많아지는 현상

방지 방법: 다중 프로그래밍의 정도를 적정 수준으로 유지, 페이지 부재 빈도를 조절, 워킹 셋을 유지, CPU 성능에 대한 자료의 지속적 관리 및 분석으로 임계치를 예상하여 운영

 

✨ 프로세스 상태 전이

New → Ready → Running → Terminated
        ↑         ↓        ↑
        └──── Waiting ←───┘

New	프로세스가 생성된 초기 상태
Ready	실행 준비가 완료된 상태로 CPU 할당을 기다림
Running	CPU에서 실행 중인 상태
Waiting	I/O 작업이나 이벤트를 기다리는 상태
Terminated	프로세스 실행이 완료되고 운영체제에서 제거된 상태

 

✨ 스케줄링 알고리즘

- FCFS = FIFO

- SJF (Shortest Job First, 단기 작업 우선)

- HRN (Highest Response-ratio Next) : 우선순위 계산식 = (대기 시간 + 서비스 시간) / 서비스 시간

 

✨ 서브네팅 Subnetting

할당된 네트워크 주소를 다시 여러 개의 작은 네트워크로 나누어 사용하는 것

 

✨ IPv6

16비트씩 8부분, 총 128비트로 구성

- 유니캐스트: 단일 송신자, 단일 수신자

- 멀티캐스트: 단일 송신자, 다중 수신자

- 애니캐스트: 단일 송신자, 가장 가까이 있는 단일 수신자

 

✨ OSI 참조 모델

- 물리 계층

- 데이터 링크 계층

- 네트워크 계층

- 전송 계층: TCP, UDP, RTCP

- 세션 계층

- 표현 계층

- 응용 계층: FTP, SMTP, TELNET, SNMP, DNS, HTTP