정보처리기사 운영체제 과목 정복: 스케줄링과 프로세스 핵심 요약

정보처리기사 운영체제 과목 정복

정보처리기사 자격증을 준비하시면서 “운영체제 과목 너무 낯설어요…” 하고 고민하시는 분들 많으시죠? 특히 스케줄링과 프로세스 개념은 어렵다고 느끼시는 분들이 많아요. 하지만 너무 걱정하지 마세요. 이 글에서는 복잡해 보이던 개념들을 차근차근 설명해드릴게요. 실제로 시험에 자주 출제되는 포인트 위주로 정리했으니, 운영체제 과목을 제대로 이해하고 싶은 분들께 딱 맞는 가이드가 되어줄 거예요.

1. 운영체제는 왜 필요한가요?

우리가 컴퓨터를 사용할 때는 마우스를 클릭하거나 키보드를 입력하죠. 그때마다 어떤 일이 일어날까요? 사실 눈에 보이지 않게 엄청나게 많은 처리가 동시에 진행되고 있어요. 운영체제는 이런 모든 작업들을 효율적으로 관리하는 프로그램이라고 보면 됩니다.

운영체제는 사용자와 컴퓨터 하드웨어 사이를 이어주는 중간 관리자 역할을 해요. 프로그램이 실행될 수 있게 도와주고, 메모리를 배분해 주고, 입력과 출력 장치와도 소통하게 만들어 주죠. 우리가 쉽게 컴퓨터를 사용할 수 있는 이유는 바로 이 운영체제가 뒤에서 조용히 열일(?)하고 있기 때문이에요.

정보처리기사 필기에서는 이런 운영체제의 역할을 전체적으로 묻기도 하고, 핵심 개념인 프로세스, 스케줄링, 병행 처리, 교착 상태 등을 자세히 파고들기도 해요. 그중 오늘은 출제율이 높고 암기보다는 이해가 중요한 영역인 ‘프로세스와 스케줄링’에 집중해볼게요.

2. 프로세스란 뭘까요? 프로그램이랑 다른 건가요?

운영체제 과목에서 가장 많이 나오는 단어 중 하나가 바로 프로세스(Process)예요. 얼핏 보면 프로그램이랑 같은 뜻 같지만, 실제로는 조금 달라요.

프로그램은 그냥 실행 가능한 ‘파일’이라면, 프로세스는 그 프로그램이 실행 중일 때의 상태라고 보면 이해가 쉬워요. 즉, 우리가 엑셀을 더블 클릭하면 그건 단순한 파일이지만, 실행되는 순간부터는 메모리를 점유하고, CPU 시간도 쓰고, 데이터도 처리하게 되잖아요? 그때부터는 ‘프로세스’라고 부르는 거예요.

프로세스는 실행되면서 여러 상태를 오가는데요, 시험에서는 이 상태 전이가 어떻게 이루어지는지 물어보는 문제가 자주 나와요. 크게 보면 생성(New) → 준비(Ready) → 실행(Running) → 대기(Waiting) → 종료(Terminated) 상태를 반복해요.

예를 들어, 사용자가 명령을 내려서 어떤 작업을 시작하면, 운영체제는 메모리를 확보해서 프로세스를 생성하고, 그걸 준비 상태에 둡니다. CPU가 할 일이 없을 때 이 프로세스를 끌어다가 실행 상태로 보내요. 그리고 입출력이 필요하면 다시 대기 상태로, 작업이 끝나면 종료 상태로 전이됩니다.

이 과정을 이해하면 운영체제가 어떤 기준으로 작업들을 처리하는지 감이 오기 시작해요. 시험 문제에서는 상태 전이 그림을 보여주고, "이 상태는 어떤 상태인가요?", "어떤 상황에서 대기 상태로 전환되나요?" 이런 식으로 출제되기도 해요.

3. 스케줄링이란? CPU를 나눠 쓰는 똑똑한 방법

운영체제가 해야 할 일은 정말 많아요. 그중에서도 여러 개의 프로세스에게 CPU를 효율적으로 배분하는 건 매우 중요한 일이에요. 이걸 바로 CPU 스케줄링이라고 부릅니다.

CPU는 동시에 여러 일을 처리하지 못해요. 우리가 여러 프로그램을 동시에 실행하더라도, 사실 CPU는 엄청 빠르게 번갈아가며 작업을 처리하는 거예요. 이때 어떤 프로세스에 먼저 CPU를 줄지, 어떤 순서로 처리할지 결정하는 게 바로 스케줄링이에요.

정보처리기사 시험에서는 대표적인 스케줄링 알고리즘의 특징과 차이를 자주 묻습니다. 알고리즘을 간단히 소개해 드릴게요.

• FCFS (First-Come, First-Served): 먼저 온 순서대로 처리해요. 쉽지만, 기다리는 시간이 길어질 수 있어요.
• SJF (Shortest Job First): 작업 시간이 짧은 걸 먼저 처리해서 평균 대기 시간을 줄여요. 하지만 긴 작업은 계속 밀릴 수도 있어요.
• Round Robin: 모든 프로세스에게 CPU 시간을 일정하게 나눠줘요. 마치 줄 서서 조금씩 돌아가며 쓰는 느낌이에요.
• Priority Scheduling: 우선순위가 높은 프로세스를 먼저 실행해요. 중요한 작업을 빨리 처리할 수 있지만, 낮은 우선순위 작업은 계속 밀릴 수도 있어요.

각 알고리즘은 장단점이 분명해서, 출제자들이 잘 비교해보라는 식으로 문제를 내는 경우가 많아요. 어떤 환경에서는 FCFS가 적절할 수 있고, 어떤 시스템에서는 Round Robin이 더 나을 수 있죠.

실제 기출문제에서는 "다음 중 평균 대기 시간이 가장 짧은 스케줄링은?" 또는 "우선순위가 낮은 프로세스가 무한정 기다리는 현상은?" 같은 문제가 자주 출제돼요. 이건 기아 상태(Starvation)라고 부르고, 스케줄링 알고리즘 선택과 밀접한 관련이 있어요.

다음 단계에서는 교착상태, 병행 제어, 임계 구역 등도 다루어야 하는데요, 오늘은 먼저 스케줄링과 프로세스에 집중해서 핵심 기초를 튼튼히 잡는 것이 가장 중요하답니다.

4. 병행 처리와 교착 상태, 꼭 알아야 할 핵심 개념

운영체제 과목을 공부하다 보면, 스케줄링 외에도 꼭 이해하고 넘어가야 할 개념이 있어요. 바로 병행 처리(Concurrency)와 교착 상태(Deadlock)입니다. 이 두 개념은 프로세스가 동시에 여러 개 실행되는 현대 컴퓨터 시스템에서 굉장히 중요한 요소예요.

병행 처리란, 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보이게 하는 처리 방식이에요. 실제로는 CPU가 매우 빠르게 여러 작업을 번갈아가며 처리하는 방식이라 사용자 입장에서는 마치 동시에 여러 작업이 진행되는 것처럼 느껴지죠.

그런데 이 병행 처리에는 한 가지 중요한 문제가 있어요. 바로 공유 자원(Shared Resource)에 접근할 때 발생하는 충돌이에요. 예를 들어, 두 개의 프로세스가 동시에 같은 프린터를 사용하려고 한다면? 어느 한 쪽이 충돌을 피하지 않으면 시스템 전체가 멈출 수도 있어요.

그래서 등장한 개념이 임계 구역(Critical Section)과 상호 배제(Mutual Exclusion)입니다. 임계 구역은 두 개 이상의 프로세스가 동시에 접근하면 안 되는 코드 영역이고, 이 구역에 한 번에 하나의 프로세스만 접근할 수 있도록 제어하는 것이 상호 배제의 목적이에요.

이 제어를 실현하기 위한 대표적인 도구가 바로 세마포어(Semaphore)예요. 시험에서는 세마포어가 무엇인지, 어떻게 사용되는지, 그리고 병행 제어에서 어떤 역할을 하는지를 자주 묻는 편이에요. 특히 P 연산과 V 연산이라는 두 가지 기본 동작은 반드시 기억해두셔야 해요.

여기서 문제는, 이런 병행 처리가 제대로 관리되지 않으면 교착 상태(Deadlock)가 발생할 수 있다는 거예요. 교착 상태는 여러 프로세스가 서로 자원을 점유한 채 상대방의 자원을 기다리느라 무한 대기에 빠지는 상태를 말해요.

시험에서는 보통 “다음 중 교착 상태가 발생할 수 있는 조건은?” 이라는 식으로 출제가 됩니다. 이때는 교착 상태의 4가지 필요 조건을 잘 기억해 두셔야 해요.

• 상호 배제(Mutual Exclusion): 자원을 동시에 두 프로세스가 사용할 수 없음
• 점유와 대기(Hold and Wait): 자원을 가진 상태에서 다른 자원을 기다림
• 비선점(No Preemption): 다른 프로세스가 자원을 빼앗을 수 없음
• 환형 대기(Circular Wait): 서로가 가진 자원을 기다리는 원형 구조

이 네 가지 조건이 모두 충족될 때 교착 상태가 발생할 수 있기 때문에, 하나라도 깨면 교착 상태를 예방할 수 있다는 점도 시험에 자주 나오는 포인트예요.

마무리하자면, 병행 처리와 교착 상태는 단순히 외우는 내용이 아니라 시스템 전반의 효율성과 안정성을 좌우하는 핵심 개념이기 때문에, 흐름을 정확히 이해하는 것이 매우 중요해요.

5. 마무리: 운영체제 과목, 이렇게 준비하면 합격이 보여요

정보처리기사 운영체제 과목은 많은 분들이 어렵다고 느끼지만, 개념 하나하나를 천천히 이해해 나가다 보면 점점 흐름이 잡히는 과목이에요.

오늘 살펴본 프로세스, 스케줄링, 병행 처리, 교착 상태는 운영체제 파트에서 가장 핵심이 되는 출제 포인트들이고, 기출문제에서도 거의 매년 반복해서 등장하는 분야예요.

정리하자면, 운영체제를 잘 준비하는 방법은 다음과 같아요.

• 프로세스 상태 전이도를 시각적으로 정리하고 흐름을 이해하기
• 스케줄링 알고리즘별 특징과 장단점 구분해서 암기하기
• 세마포어, 병행 처리 개념은 상황 예시로 이해하기
• 교착 상태 4조건은 반복해서 익히고, 사례와 연결 지어보기

어려운 개념이라 해도 하나씩 내 것으로 만들어 간다면 운영체제는 결코 무서운 과목이 아니에요. 이해 중심으로 학습하면 암기할 것도 훨씬 줄어들고, 다른 과목보다도 빠르게 점수를 올릴 수 있는 과목입니다.

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