2020년 개정 정보처리기사 실기 족보 정리 (2)

 

 

2020년 개정 정보처리기사 실기 족보 정리

 

 

알고리즘 설계 기법

① 동적 계획법(Dynamic Programming) : 어떤 문제를 해결하기 위해 그 문제를 더 작은 문제의 연장선으로 생각하는 Bottom-Up 방식. 작은 문제 해를 활용해서 큰 문제의 해를 찾는다.

 

② 탐욕적 알고리즘(Greedy Algorithm) : 분기마다 가장 최적의 해를 선택하여 결과를 도출하는 방식. 반드시 종합적인 최적 해를 보장하지 않는다.

 

③ 재귀적 알고리즘(Recursive Algorithm) : 풀이 도중 같은 풀이를 다시 불러오는 과정을 반복하는 방식

 

④ 근사 알고리즘(Approximation Algorithm) : 최적화되는 답을 구할 수는 없어도 비교적 빠른 시간에 계산이 가능하도록 근사 해법을 수행하는 알고리즘

 

⑤ 분할 정복법(Divide and Conquer) : 크고 방대한 문제를 효율적으로 풀 수 있는 단위로 작게 나누는 Top-Down 방식. 계산된 결과를 다시 합쳐 큰 문제의 결과를 구함.

 

⑥ 퇴각 검색법(Backtracking) : 분기구조 탐색에서 탐색을 실패하는 경우, 탐색이 성공했던 이전 분기로 돌아가는 방식. 대표적으로 깊이 우선 탐색 알고리즘(DFS)가 있음.

 

 

 

 

오버로딩 vs 오버라이딩

객체지향 기술 캡슐화, 추상화, 상속, 다형성 중 다형성에 속하는 성질. 상속된 여러 하위 객체들이 서로 다른 형태를 가질 수 있는 성질이다. 

 

① 오버로딩 : 동일한 이름의 여러 메소드 중, 매개변수로 전달되는 인수의 타입과 개수를 식별해 적절한 메소드를 호출하는 기능.

 

② 오버라이딩 : 상속 받은 메소드의 내부 기능을 새롭게 정의하는 기능. 

 

 

 

럼바우(Rumbaugh) 객체지향 분석 순서

 

① 객체(정보) 모델링 : 업무영역에서 객체를 식별하는 단계. 식별된 객체에 포함될 속성과 메소드를 식별함. 속성에 사용될 자료구조를 표현함. 객체 다이어그램을 통해 객체를 표현한다.

 

② 동적 모델링 : 객체 모델링에서 생성된 객체들의 기능과 상태 등을 파악하는 단계. 사건, 상태, 조건, 활동들을 파악해 표시한다. 상태, 활동 다이어그램을 통해 기능의 흐름을 표시함. 입력 출력값

 

③ 기능 모델링 : 사용자 요구사항을 분석하여 입출력 데이터를 결정함. 객체들의 제어 흐름, 기능의 상호작용 순서를 자료흐름도(DFD)로 나타냄. 각 기능을 세부적으로 상세히 분석함. 

 

 

 

 

객체지향 설계 원칙

 

① 단일 책임(Single Responsibility) : 단일 클래스가 제공하는 모든 기능은 하나의 책임을 수행해야 함. 클래스를 변경하는 이유는 오직 하나뿐이어야 함. 낮은 결합도, 높은 응집도를 유지.

 

② 개방 폐쇄(Open-Closed) : 소프트웨어 구성 요소는 확장에는 열리고, 변경에는 닫혀 있어야 한다.

 

③ 리스코프 치환 : 하위 클래스는 언제나 상위 클래스로 교체할 수 있어야 한다. 서브 클래스는 상위 클래스가 정의한 제약사항을 준수해야 한다.

 

④ 인터페이스 분리(Interface Segregation) : 사용하지 않는 인터페이스에 시스템이 영향을 받아서는 안된다. 사용하지 않는 인터페이스는 구현하지 말아야 한다. 하나의 일반적인 인터페이스 보다 여러개의 구체적인 인터페이스를 구성하는 것이 좋음.

 

⑤ 의존성 뒤집기(Dependency Inversion) : 하위 클래스의 변경 사항이 상위 클래스에 영향을 미치지 않도록 해야 함. 복잡한 컴포넌트들의 관계를 단순화 하고 효율적인 커뮤니케이션이 가능하게 함.

 

 

 

확장 E-R 다이어그램

 

① 특수화 vs 일반화

특수화(Specialization) : 하나의 개체 타입을 여러개의 하위 레벨 개체 타입으로 분리하는 것. 하향식 설계 방식으로 <IS-A> 관계를 기본으로 함. 상위 개체 타입에서 하위 개체 타입을 보는 관점. 하위 개념으로 내려갈 수록 특수화 됨. 상위 개체 타입과 겹치지 않게 서브 개체 타입을 분리하거나 서로 다른 현실 세계 상황으로 분리함.

 

일반화(Geralization) : 여러 개체 타입의 공통적인 특성을 상위 개체 타입으로 표현함. 하위 개체 타입은 상위 개체 타입의 속성과 메소드를 상속 받을 수 있다. 상향식 설계 방식으로 <IS-A>관계를 기본으로 함. 하위 개체 타입에서 상위 개체 타입을 보는 관점으로, 상위 개념으로 올라갈 수록 일반화 된다.

 

② 상속과 집단화

상속(Inheritance) : 새로운 개체 타입을 설계할 때 기존의 개체 타입을 그대로 사용할 수 있음. 단일 상속뿐만 아니라 여러개의 상위 개체 타입으로부터 다중 상속이 가능함. 최상위 개체 타입이 가장 많은 상속을 시키며 IS-A 관계를 가짐. 

 

집단화(Aggregation) : 각각의 관련있는 개체 타입을 통해 하나의 새로운 개체 타입을 만드는 것. part-whole, 관계 또는 IS-A-Part-Of 관계를 가짐. 개체 타입들 간의 구조적인 집약관계. 특수화와 일반화는 상속 관계를 가질 수 있지만, 집단화는 상속 관계를 가질 수 없음.

 

 

 

연산자 우선순위

연산자	종류	우선순위
단항 연산	++, -- -, !, ~, sizeof, & *	1
산술 연산	+, -, *. /, %	2
시프트 연산	<<, >>	3
관계 연산	<, >, <=, =>, ==, !=	4
비트 연산	&, ^, |	5
논리 연산	&&, ||	6
복합 대입 연산	=, +=, -=, *=, %=, <<=, >>=	7

 

 

레지스터(Register)

레지스터는 CPU 내에서 발생 및 사용되는 데이터를 일시적으로 저장하는 저장장치. 가격대비 용량이 가장 작고, 기억장치 중 속도가 가장 빠름. 플립플롭(Flip-Flop)과 래치(Latch)로 구분됨.

 

종류

① 제어장치(CU) : 산술 및 논리 연산 등의 연산기능을 수행할 때 사용되는 레지스터.

 

② 연산장치(ALU) : 명령어 수행에 필요한 데이터를 저장하는 레지스터. 

 

③ 메모리 주소 레지스터(MAR) : 주기억장치 내에 출입하는 데이터의 번지를 기억.

 

④ 메모리 버퍼 레지스터(MBR) : 주기억장치 내에 출입하는 데이터가 잠시 저장.

 

⑤ 프로그램 카운터(PC) : 다음에 실행할 명령어들의 번지를 보관

 

⑥ 명령 레지스터(IR) : 현재 실행중인 명령어를 임시 보관

 

⑦ 번지 레지스터(AR) : 주기억장치의 번지를 기억

 

⑧ 데이터 레지스터 : 연산에 사용될 데이터를 기억.

 

⑨ 상태 레지스터  : 연산 중 발생되는 이벤트 상태를 기억.

 

⑩ 인덱스 레지스터 : 주소 변경을 위해 사용되는 레지스터.

 

 

 

시스템 버스(Bus)

주변 장치 간 정보 교환을 위해 연결된 통신 회선. CPU 내부 요소 사이의 정보를 전송하는 내부 버스와 CPU와 주변장치간 정보를 전송하는 외부 버스로 구분.

 

외부 버스 종류

① 주소 버스 : 하나의 장치로 부터 다른 장치로 주소 데이터를 전달하는 단방향 회선.

 

② 데이터 버스 : 장치 간 서로 데이터를 교환하기 위한 양방향 회선.

 

③ 제어 버스 : CPU가 주변 장치에게 제어 신호를 전달하는 단방향 회선.

 

 

 

 

운영체제에서의 시간

 

① 응답 시간(Response Time) : 작업이 입력되고 처음 실행되기 전 까지 걸린 시간으로 반응 시간이라고 함.

 

② 대기 시간(Waiting Time) : 작업이 입력되고 완료되기 전 까지의 시간 중 작업이 진행되지 않은 시간의 합.

 

③ 실행 시간(Running Time) : 작업이 입력되고 완료 되기 전 까지의 시간 중 작업이 진행 된 시간의 합.

 

④ 반환 시간(Turn around Time) : 실행 시간과 대기 시간을 모두 합한 시간으로 작업이 완료될 때 까지 걸린 시간의 합.

 

⑤ 시간 간격(Time Slice, Quantum) : 프로세스가 자원을 사용하기 위해 운영체제로 부터 할당받은 시간.

 

 

 

운영체제 자원 관리

 

① 프로세스 관리 : 프로세스의 생성과 제거, 시작과 정비, 스케줄링 등을 담당.

 

② 기억장치 관리 : 프로세스에게 메모리 할당 및 회수 등 담당

 

③ 주변장치 관리 : 입출력 장치의 스케줄링 및 관리를 담당한다.

 

④ 파일 관리 : 파일의 생성과 삭제, 변경, 유지 등의 관리를 담당한다.

 

 

 

 

유닉스(UNIX)?

 

 - C 언어를 기반으로 제작됨. 이식성이 우수함.

 - 하나 이상의 작업을 병행 처리할 수 있고 둘 이상의 사용자가 동시에 시스템을 사용할 수 있음

 - 표준이 정해져 있고 제품의 공급 업체가 많으며 라이선스 비용이 저렴함

 - 계층적 파일 시스템과 풍부한 네트워킹 기능이 존재한다.

 - 쉘 명령어 프로그램과 사용자 위주의 시스템 명령어가 제공된다. 

 

 

유닉스 기본 구성

① 커널(Kernel) : 유닉스의 핵심 요소로 핵심 시스템을 관리하고 서비스를 제공함. 하드웨어 보호, 사용자 서비스 제공, 프로세스, 메모리, 네트워크, 입출력, 파일 관리 등을 제공함.

 

② 쉘(Shell) : 사용자 명령의 입력을 받아서 시스템 기능을 수행하는 명령 해석기. 사용자와 커널 사이에서 중계자 역할, 인터페이스를 담당함.

 

③ 유틸리티(Utiltiy) : 문서 편집, 데이터베이스 관리, 언어 번역,네트워크 기능을 제공함.

 

 

커널의 종류

① 마이크로(Micro) 커널 : 시스템 운영에 필요한 최소한의 기능들만을 제공한다. 사용자가 필요한 기능을 추가하여 운영체제를 확장할 수 있도록 한다.

 

② 모놀리식(Monolithic) 커널 : 구현이 간단하여 속도가 빠르다. 임의 기능을 적재하여 동적으로 사용할 수 없다. 

 

 

 

 

프로세스(Process)

프로세스는 프로그램이 주기억 장치에 적재되어 CPU에 의해 실행 과정에 있는 것을 의미함. 목적 또는 결과에 따라 발생되는 사건(프로시저)들의 과정. CPU가 할당되는 PCB가 정의하는 실체.

 

 

프로세스 주요 상태

 

① 준비 상태 : 기억 장치에 존재하는 프로세스를 선택하여 CPU 할당을 기다리는 상태

 

② 실행(Run) 상태 : 대기 상태의 프로세스가 CPU를 할당받아 작업이 진행되는 상태

 

③ 대기(Block) 상태 : 프로세스의 특정 작업을 진행하기 위해 입출력 작업 등을 기다리는 상태

 

④ 종료(Exit) 상태 : 프로세스 실행이 완료되어 종료된 상태

 

 

프로세스 상태 전이 과정

① Dispatch : 준비 상태의 프로세스가 실행 상태로 변하는 과정

 

② Time Run Out : 실행 상태의 프로세스가 할당된 시간을 모두 사용했지만 아직 작업을 끝내지 못한 경우 다시 준비 상태로 넘어가는 과정.

 

③ Block : 실행 상태의 프로세스가 입출력에 의해 작업을 위해 대기 상태로 변하는 과정

 

④ Wake Up : 입출력 등이 완료되어 대기 상태의 프로세스가 준비 상태로 변하는 과정

 

 

 

IPC(Inter Process Communication)

협력하는 프로세스들 사이에 서로 데이터를 주고 받는 행위 또는 그에 대한 방법, 경로를 의미함. 프로세스들의 자원 공유, 속도 향상, 모듈화 편의성 증대에 활동됨. 메세지 교환방식과 메모리 공유 방식으로 구분

 

메모리 교환 : 메모리 보호를 위해 커널이 대신 데이터 전달, 안전하지만 성능이 떨어짐.

 

메모리 공유 : 공유 메모리 생성, 성능이 우수하지만 동기화 문제 발생. 

 

 

스레드(Thread)

프로세스 내의 작업단위. 시스템의 여러 자원을 할당받아 실행하는 프로그램 단위. 프로세스 일부 특성을 갖고 있기 때문에 경량 프로세스라고도 함. 

 

스레드 기반 시스템에서 스레드는 독립적인 스케줄링의 최소 단위로서 프로세스의 역할을 담당. 

 

동일 프로세스 환경에서 서로 독립적인 다중 수행이 가능함. 

 

 

 

비선점형(Non Preemption) 스케줄링

 

현재 실행 중인 프로세스를 다른 프로세스가 강제적으로 중단할 수 없는 방식. CPU를 사용하는 현재 프로세스가 종료되면 다른 프로세스에 CPU를 할당함. 

 

응답 시간의 예측이 용이하고, 일괄 처리 시스템에 적당함. FIFO, SJF, HRN 등이 있음. 

 

비선점형 스케줄링 알고리즘

① FIFO(First In First Out) : 프로세스가 도착한 순서대로 처리함.

 

② SJF(Short Job First) : 실행 시간이 가장 짧은 프로세스 순으로 처리함. 실행시간이 긴 작업일 경우 무한 대기(기아) 상태가 발생할 수 있음. 짧은 시간의 작업들이 많은 경우 FIFO 보다 평균 대기 시간이 작음. 

 

③ HRN(Highest Response-ratio Next) : FIFO와 SJF의 단점을 보완하여 개발된 방법. 대기 시간이 긴 프로세스의 우선순위를 높여 긴 작업과 짧은 작업 간의 지나친 불평등을 해소할 수 있음

 

 - 우선순위 : (대기시간 + 실행시간) / (실행시간)

 

 

 

선점형(Preemption) 스케줄링

 

현재 실행 중인 프로세스를 다른 프로세스가 강제로 중단할 수 있는 방법. 다른 프로세스가 현재 사용중인 프로세스를 중단시키고 CPU를 차지할 수 있음. 빠른 응답 시간을 필요로 하는 대화식, 시분할, 실시간 처리에 적당함. RR, SRT, MFQ 방식이 있음.

 

① RR(Round Robin) : 동일한 Time Slice를 사용하는 시분할 처리 시스템에 효과적. 주어진 Time Slice 동안만 순서대로 프로세스를 처리하는 방식.

 

② SRT(Shortest Remaining Time) : 작업이 끝나지 않은 프로세스의 남아 있는 실행시간이 가장 작은 프로세스를 먼저 실행하는 방식. SJF 기법을 선점 형태로 변경한 것. 점유 시간이 길어도 중요한 프로세스를 먼저 할당할 수 있음.

 

③ MFQ(Multilevel Feedback Queue) : 짧은 작업이나 입출력 위주의 프로세스에 우선순위를 부여하기 위해 개발된 방식. 우선순위가 있는 각 큐(대기 리스트)가 있으며 큐 마다 Time Slice가 존재함. 맨 마지막 단계의 큐는 RR 스케줄링 방식을 사용함. 

 

 

 

교착상태(DeadLock)

 

둘 이상의 프로세스가 실현 불가능한 상태를 무한정 기다리고 있는 상태. 둘 이상의 프로세스가 하나의 자원을 서로 요구하는 상태다.

 

교착상태 조건

① 상호 배제(Mutual Exclution) : 한 리소스는 한 번에 한 프로세스만 사용할 수 있음

 

② 점유와 대기(Hold and wait) : 어떤 프로세스가 하나 이상의 리소스를 점유하고 있으면서 다른 프로세스가 가지고 있는 리소스를 기다린다.

 

③ 비선점(No Preemption) : 프로세스가 작업을 마친 후 리소스를 자발적으로 반환할 때 까지 기다린다.

 

④ 환형 대기(Circular Wait) : 각 프로세스는 순환적으로 다음 프로세스가 요구하는 자원을 가진다.

 

 

교착상태 해결 방안

① 예방(Prevention) : 상호배제 부정, 비선점 부장, 점유와 대기 부정, 환형 대기 부정. 

 

② 회피(Avoidance) : 안정적인 상태를 유지할 수 있는 프로세스의 요청만 받아들임. 대표적으로 은행원 알고리즘이 있음.

 

③ 발견(Detection) : 컴퓨터의 중단 원인이 교착상태인지 다른 이유인지 파악하는 방법. 공유자원과 프로세스의 관계를 인접행렬로 파악.

 

④ 회복(Recovery) : 교착상태가 발생한 프로세스 중 희생양(중단할 프로세스)를 정하여 자원을 빼앗음.  

• 우선순위가 낮은 프로세스
• 진행률이 적은 프로세스
• 자원을 적게 사용하는 프로세스
• 기아 상태로 수행이 불가능한 프로세스

 

 

주기억 장치 할당 방법

단일 분할 할당 기법

① 오버레이 기법 : 주기억장치보다 큰 사용자 프로그램을 실행하기 위한 방법. 프로그램을 여러 조각으로 나눈 후 필요한 조각을 주기억장치에 적재하여 프로그램을 실행. 주기억 장치 공간이 부족해지면 적재된 조각 중 불필요한 조각을 중첩 적재함. 여러 조각으로 나누는 작업은 프로그래머가 직접 해야 함. 

 

② 스와핑 기법 : 프로그램 전체를 할당하여 사용하다 필요에 따라 다른 프로그램으로 교체하는 기법. 사용자 프로그램이 완료될 때 까지 교체 과정을 여러번 수행함.

• Swap In : 보조기억장치에서 주기억장치로 프로그램을 이동하는 것.
• Swap Out : 주기억장치에서 보조기억장치로 프로그램을 이동하는 것.

 

 

 

 

분산 처리 시스템 투명성

 

사용자가 분산된 여러 자원의 위치 정보를 알지 못하고 하나의 커다란 컴퓨터 시스템을 사용하는 것 처럼 느끼게 하는 성질.

 

① 위치(Location) 투명성 : 데이터베이스의 실제 위치를 알 필요 없이 단지 데이터베이스의 논리적인 명칭만으로 액세스

 

② 중복(Replication) 투명성 : 데이터가 여러 곳에 중복되어 있더라도 사용자는 마치 하나의 데이터만 존재하는 것 처럼 사용가능. 시스템은 자동으로 여러 자료에 대한 작업 수행

 

③ 병행(Concurrency) 투명성 : 다수의 트랜잭션이 동시에 실현되더라도 그 결과는 영향을 받지 않음

 

④ 장애(Failure) 투명성 : 트랜잭션, DBMS, 네트워크, 컴퓨터 장애에도 트랜잭션을 정확히 처리함.

 

 

 

 

2020년 개정 정보처리기사 실기 족보 정리 (1)

 

2020년 개정 정보처리기사 실기 족보 정리 (3)