디지털포렌식 전문가 2급 필기 - 컴퓨터 구조와 디지털 저장매체 (1)

디지털포렌식 검정시험 책과 요약정리 파일을 토대로 정리했다.

아래 글에서 책과 요약정리 파일을 확인할 수 있다.

2021.04.27 - [License/디지털포렌식 2급] - 제16회 디지털포렌식 전문가 2급 필기 준비

제16회 디지털포렌식 전문가 2급 필기 준비

제1편 컴퓨터 구조

제1장 컴퓨터 구조의 발전

컴퓨터의 구성

 

하드웨어 구성요소 : 입력 장치, 출력 장치, 중앙처리장치, 기억 장치

중앙처리장치의 하드웨어적인 요소 : IR, MAR, PC, MBR

1세대 (1945 ~ 1959) : 진공관(Tubt) 세대

• 일괄 처리 : 1세대 진공관 세대 여러 개의 작업을 단일 작업으로 묶어서 일괄 처리하는 시스템
• 일괄 처리 시스템 : 초기의 컴퓨터 시스템에서 사용된 형태로, 일정량 또는 일정 기간 동안 데이터를 모아서 한꺼번에 처리하는 방식

2세대 (1960 ~ 1963) : 트랜지스터(TR) 세대

3세대 (1964 ~ 1970) : 직접회로(IC) 세대

• 시분할 처리 : 다수의 사용자들이 하나의 컴퓨터를 동시에 사용할 수 있도록 컴퓨팅 자원을 공유하여 사용할 수 있도록 하는 시스템
• 시분할 시스템 : 여러 명의 사용자가 사용하는 시스템에서 컴퓨터가 사용자들의 프로그램을 번갈아 가며 처리해 줌으로써 각 사용자에게 독립된 컴퓨터를 사용하는 느낌을 주는 것이며, 라운드 로빈(Round Robin) 방식

4세대 (1970 ~ 1980) : 고밀도 직접회로(LSI) 세대

5세대 (1980년대 이후) : 초고밀도 직접회로(VLSI) 세대

• 병렬 시스템 : 단일 프로세서 컴퓨터에 병렬 기법을 도입하여 운영체제를 단일 컴퓨터의 운영에서 벗어나 여러 작업을 동시에 처리할 수 있는 방식
• 병렬 컴퓨팅 : 여러 개의 처리 요소(프로세서 등)를 이용하여 한 번에 문제를 해결
• 5세대 컴퓨터 시스템은 초고밀도 집적회로 VLSI(VLSI : Very Scale Integrated Circuit)를 기본 소자로 하여 초미니 초고속을 추구하며 기존 시스템의 수준을 벗어나 경영정보, 지식정보시스템, 인공지능 신경망, 퍼지, 멀티미디어 가상현실을 목표로 하고 있다. 또한 기계와 인간의 인터페이스를 좀 더 인간에게 편리하도록 하기 위해 GUI(Graphic User Interface) 환경을 구현하였으며 자동 번역 시스템, 음성 인식 응용시스템과 같은 장치들이 인간이 좀 더 편리하게 컴퓨터와 인터페이스 하도록 해준다.
• 5세대 컴퓨터는 VLSI를 기본 소자로 하여 초미니 초고속을 추구하며 기존 시스템을 벗어나 빅데이터 기반 경영정보, 지식정보시스템, 인공지능, 신경망, 퍼지 인식 시스템, 멀티미디어 가상현실을 목표로 하고 있다

실시간 시스템 : 데이터 발생 즉시, 또는 데이터 처리 요구가 있는 즉시 처리하여 결과를 산출하는 방식

 

실시간 처리 : 컴퓨터에 의한 정보 처리방식으로 데이터가 발생한 시점에서 필요한 계산 처리를 즉석에서 처리하여 그 결과를 데이터가 발생한 곳에 되돌려 보내는 시스템

 

실시간 컴퓨팅 : 사용할 수 있는 자원이 한정되어 있는 상황에서 작업 수행이 요청되었을 때, 이를 제한된 시간 안에 처리해 결과를 내주는 것

모바일 컴퓨팅 : 데이터, 음성, 동영상의 전송을 가능케 하는, 평상시 컴퓨터 사용 중 전송을 염두에 둔 인간-컴퓨터 상호작용

클라우드 컴퓨팅 : 사용자의 직접적인 활발한 관리 없이 특히, 데이터 스토리지(클라우드 스토리지)와 컴퓨팅 파워와 같은 컴퓨터 시스템 리소스를 필요시 바로 제공(on-demand availability)하는 것

 

컴퓨터의 발전을 가능하게 한 기술 : 열 감소 기술, 저전력 소모, 컴파일러 기술

 

제2장 프로세스 구조

프로세스 : 현재 실행 중이거나 곧 실행 가능한 프로세스 제어 프로그램(PCB)을 가진 프로그램으로 실행 중인 프로그램, 비동기적 활동, 살아있는 프로그램, 프로레스 제어 블록(PCB)을 가진 프로그램, 언제든 실행 가능한 프로그램 모두 프로세스라고 정의

 

프로세스 상태의 전이 : 준비상태 → 실행상태 → 블록상태 → 준비상태

D프로세스 상태 전의도

• Dispath : 준비 상태의 프로세스 중 높은 우선순위를 가진 프로세스에게 할당하는 상태변화로 준비상태에서 실행 상태로 상태 변경, 프로세스가 프로세서를 독점하여 사용할 할당 시간을 배정
• Timeout : dispatch에 의해서 실행 상태로 변환 프로세스가 할당 시간을 모두 사용한 경우 다시 준비 상태로 상태를 변경, Timer runout에 의해 준비상태가 된 프로세스는 다시 프로세서를 할당받기까지 기다린다.
• Block : 수행 중인 프로세스가 IO 완료까지 블록 상태가 된다.
• Wake up : IO 완료 신호를 기다리던 블록 상태의 프로세스가 이 신호를 만나면 준비 상태로 변경

 

프로세서 : 프로그램 코드 + 프로세서 제어 블록(PCB)

 

운영체제 작업 단위 : 프로세스(process)

 

프로세스는 1960년대 중반 멀틱스(Multics:multiplexed information and computing service) 시스템을 설계한 벨전화연구소의 연구원들이 처음 사용했다고 알려져 있다.

 

프로세스 제어 블록(PCB)

• 프로세스 관련 정보를 포함하는 자료구조
• OS에게 프로세스 관리를 위한 정보를 제공
• 프로세스 상태 파악을 위해 유지 및 관리되며, 프로세스의 현재 상태, 이름, 우선순위, 메모리 주소, 할당 자원 목록, 우선순위, 프로그램 카운터, 메모리 포인터, 문맥 데이터, 입출력 상태 정보, 어카운팅 정보 등을 포함
• 프로세스 생성 시 PCB는 생성되고 프로세스가 파괴될 때 함께 제거된다.
• PCB는 하드웨어 레지스트리를 사용하여 구현

프로세스 관련 작업

• creation : 프로세스 생성 관련 작업, OS가 디스크 내의 프로그램 선택 후 PCB를 만드는 프로세스 생성
• destory : PCB를 회수하고 프로세스를 제거하는 역할, 부모 프로세스가 없어지면 자식 프로세스 자동 소멸
• suspend : 어떤 상태에서 자신이 하던 작업을 멈추고 대기
• resume : 대기 중인 프로세스가 이전 상태로 돌아감

인터럽트(Interrupt) : 컴퓨터에서 I/O 작업이나 예외 상황 등을 처리하기 위하여 CPU(중앙처리장치)에게 보내지는 시그널, 컴퓨터 작동 중 예기치 않은 문제 발생 시 인터럽트 처리 루틴이 작동하여 응급상태를 해결하고 이전 상태로 복귀, 

 

인터럽트 복귀 주소 : SP(Stack Pointer)

 

인터럽트 처리 중 다른 인터럽트 발생 시, 우선순위에 의해 인터럽트 처리한다.

 

인터럽트 발생 요인과 우선순위

전원 공급 이상 → CPU의 기계적인 오류 → 외부 신호에 의한 인터럽트 → 입출력 전송 요청 및 전송 완료, 전송 오류 → 프로그램 검사 인터럽트 → 슈퍼바이저 호출(SVC 인터럽트)

 

PC 하드웨어 인터럽트 : 프린터 용지가 부족할 때 발생하는 인터럽트

클럭 인터럽트 : 프로세스의 시간 할당량 종료와 관련하여 발생하는 인터럽트

 

해저드 : 파이프라인 구조에서 다음 명령어가 다음 클럭 사이클에 실행할 수 없는 상황이 발생하는 현상

 

캐시 메모리 : 컴퓨터에서 CPU와 주기억장치 사이에 설치되어 있는 고속 버퍼 메모리, 빈번히 사용되는 명령이나 데이터를 빠르게 처리하기 위한 메모리