운영체제 기술면접 준비9: 플린 분류법에 따른 컴퓨터 시스템 구조, 다중 처리를 위한 운영체제

플린(Flynn) 분류법

 

플린 분류(영어: Flynn's taxonomy)는 마이클 플린이 1966년에 제안한 컴퓨터 아키텍처 분류이다.

 

SISD (Single Instruction Single Data)

• 단일 처리기 컴퓨터

• 한 번에 한 개의 명령어 입력과 하나의 데이터가 처리

• 파이프라인(Pipeline) 기법에 응용 가능 

 

SIMD (Single Instruction Multiple Data)

• 한 번에 한 개의 명령어 입력과 다수의 데이터가 처리

• 어레이 처리(Array Processing) 기법에 응용

• 확장 개념: SIMT(T: Thread)

 

MISD (Multiple Instruction Single Data)

• 여러 명령에 대하여 하나의 데이터만 처리

• 구현 불가 

 

MIMD (Multiple Instruction Multiple Data)

• 여러 명령에 대하여 여려 데이터가 처리

• 병렬컴퓨터에서 사용하는 구조 

 

 

 

MIMD 방식의 대표적 2가지

 

+  보기전 이해해야할 개념 

• 강결합(Tightly Coupled) 시스템
  • 프로세서들이 메모리를 공유, 통신은 공유된 메모리 를 통해 일어남
• 약결합(Loosely Coupled) 시스템
  • 두 개 이상의 독립된 컴퓨터 시스템이 통신선 을 통해 연결됨
    분산(Distributed) 처리 시스템으로 알려짐

 

다중 처리기

• Multi Processor 
• 여러 개의 프로세서가 하나의 메모리를 공유하는 기법
• 강 결합(Tightly-coupled) 시스템 
• 병렬처리 시스템에 적합
• 전송 지연이 짧고 데이터 처리율이 높음 
• 프로세스 간 통신은 공유 메모리를 통해 이루어짐
• 공유 메모리 접근을 위한 프로세스 간 경쟁 발생
• 동일 메모리이므로 운영체제도 동일 
• 모든 CPU는 하나의 운영체제에서 통제되는 대칭형

 

 

다중(분산) 컴퓨터

•  Multi-Computer
• 여러 개의 CPU가 독립적인 메모리를 사용 
• 약 결합(Loosely-coupled) 시스템 
• 분산 처리 시스템에 적합
• 전송 지연이 길고 데이터 처리율이 낮음        :   네트워크를 사용하기 때문
• 프로세스 간 통신은 통신망 메시지(소켓)을 사용   : 네트워크를 사용하기 때문임 
• 별도의 컴퓨터 시스템으로 운영되므로 운영체제도 독립

 

 

 

위와 같이 다중 처리를 위한 운영체제의 구성은 크게 3가지로 나누어 볼 수 있다.

 

 

다중 처리를 위한 운영체제 구성

 

주/종(Master/Slave) 프로세서 구조 

• 주 프로세서(Master CPU) => 입출력 & 연산
• 종 프로세서(Slave CPU) => 연산
• 운영체제 => 주 프로세서 
• 종 프로세서 => 사용자 프로그램만 수행 

 

• 주 프로세서에 문제 발생 시 시스템 중단 
• 종 프로세스에서 입출력 발생시 주 프로세스에게 요청 
• 프로세서가 비대칭(asymmetric) 구조

 

분리 수행(개별적 관리자, Separate-Exec.) 구조 

• 각 프로세서가 독립적인 운영체제를 가짐 
• 각 프로세서에서 발생하는 인터럽트도 해당 프로세스에서 처리 
• 각 프로세서는 자신만의 파일과 입출력 장치를 제어 
• 프로세서마다 유휴 상태(idle)이거나 매우 바쁠(busy) 수 있음 
• 한 프로세서의 고장으로 전 시스템이 멈추지 않음 => 높은 신뢰 성 제공

 

 

 

 

대칭적(Symmetric) 구조

• 여러 프로세서가 하나의 운영체제에서 동시에 운영 
• 여러 개의 프로세서가 동시에 수행
• 타 시스템 대비 복잡
• 운영체제는 동등한 프로세서의 Pool(프로세서 정보 테이블)을 가짐 
• 하나의 프로세서가 중단되어도 계속적 동작이 가능 
• 프로세서의 수 증가 대비 성능 상승폭

 

 

 

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참고 자료

 

https://leleluv1122.github.io/technical_interview/tech_interview_10/

운영체제 - 분산 및 병렬 처리 시스템