응용SW기초기술활용

프로세스의 개념

• 처리기, CPU에 의해 처리되는 사용자 프로그램
• 정의
  • PCB(Process Controll Block)을 가지는 프로그램
  • 실기억장치에 저장된 프로그램
  • 프로세서가 할당되는 실체로서, 디스패치가 가능한 단위
  • 프로시저가 활동 중인 것
  • 서로 규칙적이거나 연속적이지 않고 독립적으로 실행되므로 비동기적 행위를 일으키는 주체
  • 지정된 결과를 얻기 위한 일련의 계통적 동작
  • 목적 또는 결과에 따라 발생되는 사건들의 과정
  • 운영체제가 관리하는 실행 단위

PCB; Process Control Block, 프로세스 제어 블록

• 운영체제가 프로세스에 대한 중요한 정보를 저장해 놓는 곳
• 각 프로세스가 생성될 때마다 고유의 PCB가 생성되고, 프로세스가 완료되면 PCB는 제거됨
• PCB에 저장되는 정보의 종류
  • 프로세스의 현재 상태
  • 포인터
    • 부모 프로세스의 주소 기억
    • 자식 프로세스의 주소 기억
    • 현재 프로세스가 위치한 주소 기억
    • 프로세스에 할당된 각 자원에 대한 주소 기억
  • 프로세스 고유 식별자
  • 스케줄링 및 프로세스의 우선순위
  • CPU 레지스터 정보
  • 주기억장치 관리 정보
  • 입출력 상대 정보
  • 계정 정보

Thread 스레드

• 프로세스 내에서의 작업 단위로서 시스템의 여러 자원을 할당 받아 실행하는 프로그램 단위
• 하나의 프로세스에 하나의 스레드가 존재하는 경우는 단일 스레드, 하나 이상의 스레드가 존재하는 경우는 다중스레드
• 프로세스의 일부 특성을 갖고 있기 때문에 경량 프로세스라고 함
• 스레드 기반 시스템에서는 스레드는 독립적인 스케줄링의 최소 단위로서 프로세스의 역할 담당
• 장점
  • 하드웨어, 운영체제의 성능과 응용 프로그램 처리율 향상
  • 응용 프로그램의 응답 시간 단축
  • 실행 환경을 공유 시켜 기억장소의 낭비를 줄임
  • 프로세스들 간의 통신 향상
• 프로세스 내부의 작업 단위

Scheduling 스케줄링의 개념

• CPU나 자원을 효율적으로 사용하기 위한 정책
• 프로세스가 생성되어 실행될 때 필요한 시스템의 여러 자원을 해당 프로세스에게 할당하는 작업
• 프로세스가 생성되어 완료될 때 까지 프로세스는 여러 종류의 스케줄링 과정을 거침

스케줄링의 목적

• 모든 프로세스에게 공정하게 할당
• 단위 시간당 프로세스를 처리하는 비율 증가
• CPU가 순수하게 프로세를 실행하는데 사용되는 시간 비율 증가
• 우선 순위가 높은 프로세를 먼저 실행
• 오버헤드를 최소화
  • 오버헤드
    • 시스템에서 목적으로 하는 효과를 얻기 위해 본질적인 것은 아니지만 요구되는 작동, 또는 그 때문에 필요한 자원
• 작업을 지시하고 반응하는 응답시간 최소화
• 프로세스를 제출한 시간부터 실행이 완료될 때까지 걸리는 반환시간을 최소화
• 프로세스가 준비상태 큐에서 대기하는 시간을 최소화
• 메모리, 입력장치 등의 자원을 균형 있게 사용
• 자원을 사용하기 위해 무한정 연기되는 상태를 회피
• 프로세스에게 CPU를 할당하고 문맥 교환을 하는 프로세스 관리기능

Non-Preemptive 비선점 스케줄링

• 이미 할당된 CPU를 다른 프로세스가 강제로 빼앗아 사용할 수 없는 스케줄링 기법
• 프로세스가 CPU를 할당 받으면 해당 프로세스가 완료될 때까지 CPU를 사용
• 모든 프로세스에 대한 요구를 공정하게 처리
• 프로세스 응답 시간의 예측이 용이하며, 일괄 처리 방식에 적합
• 짧은 작업이 긴 작업을 기다리는 경우 발생할 수 있음
• 종류
  • FIFO(FCFS)
  • SJF
  • HRN
  • Priority

Preemptive 선점 스케줄링

• 하나의 프로세스가 CPU를 할당 받아 실행하고 있을 때 우선순위가 높은 다른 프로세스가 CPU를 강제로 빼앗아 사용할 수 있는 스케줄링 기법
• 우선순위가 높은 프로세를 빠르게 처리
• 빠른 응답시간을 요구하는 대화식 시분할 시스템에 사용됨
• 많은 오버헤드를 초래
• 선점이 가능하도록 일정 시간 배당에 대한 인터럽트용 타이머 클록 필요
• 종류
  • RR
  • SRT
  • Preemptive
  • Priority
  • MLQ
  • MFQ

프로세스 스케줄링 종류 및 특징

응용SW기초기술활용

메모리 관리 개념

• 프로그램의 실행이 종료될 때 까지 메로리를 가용한 상태로 유지 및 관리하는 것
• 다수의 프로그램 실행 중 메모리가 꽉 차게 되면 시스템의 속도가 느려지고 멈추는 현상이 발생
• CPU와 지속적으로 데이터를 송수신하는 상황에서 어떤 부분의 메모리가 현재 사용되는지 어떤 순서로 메모리에 입출력되어야 하는지, 메모리 공간이 필요할 경우 어떻게 확보 및 제거 할지에 대한 종합적인 관리

기억장치 계층 구조의 특징

• 기억장치 계층 구조의 상위 장치일 수 록 접근속도와 접근 시간이 빠르지만 기억용량이 적고 고가
• 주기억장치는 각기 자신의 주소를 갖는 워드 또는 바이트들로 구성되어 있으며 주소를 이용하여 액세스 가능
• 보조기억장치의 데이터는 주기억장치에 적재된 후 CPU에 의해 액세스 가능

기억장치 관리 전략

• 보조기억장치의 프로그램이나 데이터를 주기억장치에 적재시키는 시기, 적재 위치 등을 지정하여 한정도니 주기억장치의 공간을 효율적으로 사용하기 위한 것
• 종류
  • 반입(Fetch) 전략 : 언제 적재?
  • 배치(Placement) 전략 : 어디에 위치?
  • 교체(Replacement) 전략 : 어느 영역 교체?

1. Fetch 전략

• 보조기억장치에 보관 중인 프로그램이나 데이터를 언제 주기억 장치로 적재할 것인지를 결정
• Demand Fetch 요구 반입
  • 실행 중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재
• Anticipatory Fetch 예상 반입
  • 실행 중인 프로그램에 의해 참조될 프로그램이나 데이터를 미리 예상하여 적재

2. Placement 전략

• 새로 반입되는 프로그램이나 데이터를 주기억장치의 어디에 위치시킬 것인지를 결정
• First Fit 최초 적합
  • 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 첫번째 분할 영역에 배치
• Best Fit 최적 적합
  • 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈영역 중에서 빈 기억공간을 가장 작게 남기는 분할 영역에 배치
• Worst Fit 최악 적합
  • 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈영역 중에서 빈 기억공간을 가장 많게 남기는 분할 영역에 배치

3. Replacement 전략

• Swapping 스와핑 기법
  • 주기억장치의 모든 영역이 이미 사용중인 상태에서 새로운 프로그램이나 데이터를 주기억장치에 배치하려고할 때 사용중인 어느 영역을 교체하여 사용할 것인지 결정
  • Swap Out
    • 주기억장치의 프로그램이 보조기억장치로 이동
  • Swap In
    • 보조기억장치에서 주기억장치로 이동
• 스와핑 기법은 가상 기억장치의 페이징 기법으로 발전
  • FIFO; First In First Out, 선입선출
  • OPT; OPTimeal replacement, 최적교체
  • LRU; Least Recently Used, 최근 오래 사용 않은 페이지 교체
  • LFU; Least Frequently Used, 사용 빈도가 가장 작은 페이지
  • NUR; Not Used Recently, 최근 사용 않은 페이지 교체
  • SCR; Second Chance Replacement, 2차 기회 교체

주기억장치 할당 기법의 개념

• 프로그램이나 데이터를 실행시키기 위해 주기억장치에 어떻게 할당할 것인지에 대한 내용

주기억장치 할당 기법의 종류

• 연속 할당 기법
  • 프로그램을 주기억장치에 연속적으로 할당하는 기법
  • 단일 분할 할당 기법
    • 운영체제영역과 단일 사용자 영역으로 분할
    • 오버레이
      • 주기억장치보다 큰 프로그램 실행 기법
    • 스와핑
      • 주기억장치 프로그램을 보조기억장치 이동
  • 다중 분할 할당 기법
    • 사용자 영역을 여러 개의 고정된 크기로 분할
    • 고정 분할(정적) 할당
      • 사용자 영역을 여러 개의 고정된 크기로 분할
    • 가변 분할(동적) 할당
      • 프로그램의 필요한 크기로 영역 분할, 고정 분할 할당 기법의 영역 내의 단편화 해결
• 분산 할당 기법
  • 가상기억장치의 내용을 특정 단위의 조각으로 나누어 주기억장치 내에 분산하여 할당하는 기법
  • 페이징 기법
  • 세그먼트 기법

가상기억장치의 개념

• VMU; Virtual Memory Unit 보조기억장치의 일부를 주기억장치처럼 사용하는 것
• 주기억장치의 용량 보다 큰 프로그램을 실행하기 위해 사용
• 주기억장칭의 이용률과 다중 프로그래밍의 효율성 제고
• 가상기억장치에 저장된 프로그램을 실행하려면 가상기억장치의 주소를 기억장치의 주소로 바꾸는 주소 변환 작업이 필요
• 블록 단위로 나누어 사용하므로 연속 할당 방식에서 발생할 수 있는 단편화를 해결할 수 있음
• 프로그램을 여러 개의 작은 블록 단위로 나누어서 가상기억장치에 보관해놓고, 프로그램 실행시 요구되는 블록만 주기억장치에 불연속적으로 할당하여 처리

1. Paging 페이징 기법

• 가상기억장치에 보관되어있는 프로그램과 주기억장치의 영역을 동일한 크기로 나눈 후 나눠진 가상기억장치의 프로그램을 주기억장치의 영역인 페이지 프레임에 적재시켜 실행하는 기법
  • 페이지 크기
    • 1 ~ 4KB
• 외부 단편화는 발생하지 않으나 내부 단편화 발생
  • 내부 단편화
    • 사용할 프로그램이 16KB일 때 페이지 크기를 4KB씩 나누면 2KB 단편화 발생
• 주소 변환을 위해서는 페이지의 위치 정보를 가지고 있는 페이지 맵 테이블(Page Map Table)이 필요
• 페이징에서 가상주소는 (p,d)로 표현하며, p는 참조하는 항목이 잇는 가상메모리의 페이지, d는 페이지 안에서 참조하는 항목이 위치한 변위
• 실제 주소 변환은 페이지 프레임 크기가 ps일 때 p`*ps+d

2. Segmentation 세그멘테이션 기법

• 가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램을 다양한 크기의 논리적인 단위로 나눈 후 주기억장치에 적재시켜 실행시키는 방법
• 내부 단편화는 발생하지 않으나 외부 단편화가 발생
• 세그먼트가 주기억장치에 적재될 때 다른 세그먼트에게 할당된 영역을 침범할 수 없으며, 이를 위해 기억장치보호키가 필요
• 주소 변환을 위해서는 세그먼트가 존재하는 위치 정보를 가지고 있는 세그먼트 맵 테이블 이 필요
• 세그먼테이션 가상주소는 (s,d)로 표현하며, s는 참조하는 항목이 있는 가상메모리의 세그먼트 번호, d느 세그먼트 s에서 참조하는 항목부터 있는 곳까지의 변위
• 실제 주소 변환은 세그먼트 번호의 주기억장치 시작주소가 s`일 때 s` +d

페이지 교체 알고리즘 개념

• CPU가 액세스한 가상 페이지가 주기억장치에 없는 페이지 부재 Page Fault가 발생했을 때, 가상기억장치의 필요한 페이지를 주기억장치에 적재해야 함
• 주기억장치의 모든 페이지 프레임이 사용 중 이라면 어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지 결정

페이지 교체 알고리즘 종류

1. FIFO; First In First Out, 선입선출

• 각 페이지가 주기억장치에 적재될 때마다 그때의 시간을 기억시켜 가장 먼저 들어와서 가장 오래 있었던 페이지를 교체하는 기법
• ex) 2개의 프레임을 수용할 수 있는 주기억장치에서 FIFO 알고리즘을 사용할 경우 페이지 결함의 발생횟수는?
  페이지 참조 순서 : 1, 2, 1, 3, 2, 4
  답 : 4
  해설
  - 2개의 프레임에는 1, 2 가 들어가면서 결함 발생 합 2회 (1, 2)
  - 1은 그대로 (1, 2, 1)
  - 가장 오래된 것은 첫 번째 프레임이므로 여기에 3이 들어가면서 결함 발생 3회 (1, 2, 1, 3)
  - 2는 그대로 (1, 2, 1, 3, 2)
  - 2가 3보다 오래 있었으므로 여기에 4가 들어가면서 결함 발생 4회 (1, 2, 1, 3, 2, 4)
  -

2. LRU(Least Recently Used)

• 최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체
• 각 페이지마다 계수기 counter 나 스택 stack 을 두어 현 시점에서 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체
• ex) 2개의 프레임을 수용할 수 있는 주기억장치에서 LRU 알고리즘을 사용할 경우 페이지 결함의 발생횟수는?
  페이지 참조 순서 : 1, 2, 1, 3, 2, 4
  답 : 5
  해설
  - 2개의 프레임에 1, 2 가 들어가면서 결함 발생 합 2회 (1, 2)
  - 1 그대로 (1, 2, 1)
  - 1은 최근에 들어왔으므로 3은 두 번째 프레임에 들어가면서 결함 발생 3회 (1, 2, 1, 3)
  - 3은 최근에 들어왔으므로 2는 첫 번째 프레임에 들어가면서 결함 발생 4회 (1, 2, 1, 3, 2)
  - 2는 최근에 들어왔으므로 4는 두 번 째 프레임에 들어가면서 결함 발생 5회 (1, 2, 1, 3, 2, 4)
  -

3. NUR(Not Used Recently)

• 최근에 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법
• 최근에 사용 여부를 확인하기 위해서 각 페이지마다 참조 비트와 변형 비트 2개의 비트를 사용
  • Reference Bit : 페이지 호출될 때1, 호출되지 않을 때 0 지정
  • Modified Bit : 페이지 내용 변경될 때1, 변경되지 않을 때 0 지정
• 참조비트와 변경비트의 값에 따른 교체될 페이지 순서가 결정됨
• ![NUR]](/images/정보처리기사/0504_11.png)

4. OPT; OPTimal Replacement, 최적 교체

• 앞으로 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체하는 기법
• 페이지 부재 횟수가 가장 적게 발생하는 가장 효율적인 알고리즘

5. LFU; Least Frequently Used

• 사용 빈도가 가장 적은 페이지를 교체하는 기법
• 활발하게 사용되는 페이지는 사용 횟수가 많아 교체하지 않고 사용

6. SCR; Second Chance Replacement

• 가장 오랫동안 주기억장치에 있던 페이지 중 자주 사용되는 페이지의 교체를 방지하면 FIFO 기법의 단점을 보완하는 기법

가상기억장치의 기타 관리

1. Locality 지역성, 구역성

• 프로세스가 실행되는 동안 주기억장치를 참조할 때 일부페이지만 집중적으로 참조하는 성질
• Temporal Locality 시간 구역성
  • 프로세스가 실행되면서 하나의 페이지를 일정 시간 동안 집중적으로 액세스하는 현상
  • 기억장소
    • Loop
    • Stack
    • Sub
    • Routine
    • Counting
• Spatial Locality 공간 구역성
  • 프로세스 실행시 일정 위치의 페이지를 집중적으로 액세스하는 현상
  • 차몾한 페이지의 근처에 있는 페이지를 참조할 가능성이 높음
  • 기억장소
    • Array
    • Traversal
    • 순차적 코드의 실행

2. Working Set 워킹 셋

• 프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들의 집합
• 자주 참조되는 워킹 셋을 주기억장치에 상주시킴으로써 페이지 부재 및 페이지 교체 현상이 줄어듦
• 시간이 지남에 따라 자주 참조하는 페이지의 집합이 변화하기 때문에 워킹 셋도 시간에 따라 변경됨

3. Thrashing 스래싱

• 프로세스의 처리 시간 보다 페이지 교체에 소요되는 시간이 더 많아 지는 현상
• 프로세스들 간의 메모리 경쟁으로 지나치게 페이지 폴트가 발생하여 전체 시스템의 성능이 저하되는 현상
• 다중 프로그래밍 시스템이나 가상기억장치를 사용하는 시스템에서 하나의 프로세스 수행 과정 중 자주 페이지 부재가 발생함으로써 나타나는 현상으로, 전체 시스템의 성능이 저하됨
• 스래싱 현상 방지 방법
  • 다중 프로그래밍 정도를 적정 수준으로 유지
  • 페이지 부재 빈도를 조절하여 사용
  • 워킹 셋을 유지
  • 부족한 자원을 증설하고, 일부 프로세스를 중단시킴
  • CPU 성능에 대한 자료의 지속적인 관리 및 분석으로 임계치를 예상하여 운영

응용SW기초기술활용

• 응용소프트웨어를 개발하기 위하여 다양한 운영체제의 특징 이해
• CLI 및 GUI 환경에서 운영체제의 기본 명령어를 활용
• 운영체제에서 제공하는 작업 우선순위 설정 방법을 이용하여 애플리케이션의 작업 우선순위 조정

용어사전

• 메모리 관리
  • 프로그램의 실행이 종료될 때까지 메모리를 가용한 상태로 유지 및 관리하는 것
• 환경변수
  • 시스템 소프트웨어의 동작에 영향을 미치는 동적인 값들의 모임

운영체제의 개념

• 컴퓨터 시스템의 자원들(CPU, 주기억장치, 보조기억장치, 파일 등)을 효율적으로 관리하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 시스템 소프트웨어

운영체제의 역할

• 사용자와 시스템 간의 편리한 인터페이스 제공
• 시스템의 각종 하드웨어와 네트워크를 관리하고 제어
• 자원을 효율적으로 관리하기 위해 자원의 스케쥴링 기능 제공
• 데이터를 관리하고 데이터 및 자원의 공유 기능 제공
• 입출력에 대한 보조 기능을 제공
• 시스템의 오류를 검사하고 복구
• 원시프로그램을 목적프로그램으로 변환하는 것은 번역 프로그램임

운영체제의 목적

• 목적
  • 컴퓨터 시스템의 처리 능력 향상
  • 사용 가능도 향상
  • 반환 시간 단축
• 운영체제 성능 평가 기준
  • 처리 능력
  • 반환 시간
  • 사용 가능도
  • 신뢰도

운영체제의 종류

1. Windows

• 마이크로소프트사가 개발한 운영체제
• 특징
  • GUI
    • 키보드로 명령어를 직접 수행하지 않고 마우스로 아이콘이나 메뉴를 선택하여 모든 작업을 수행
  • 선점형 멀티태스킹
    • 동시에 여러 개의 프로그램을 실행하는 멀티태스킹을 하면서 운영체제가 각 작업의 CPU 이용 시간을 제어하여 응용 프로그램 시행 중 문제가 발생하면 해당 프로그램을 강제 종료시키고 모든 시스템 자원을 반환하는 방식
  • PnP; Plug and Play
    • 컴퓨터 시스템에 프린터나 사운드 카드 등의 하드웨어를 설치했을 때 해당 하드웨어를 사용하는 데 필요한 시스템 환경을 운영체제가 자동으로 구성해주는 기능
  • OLE; Object Linking Embedding
    • 다른 응용 프로그램에서 작성된 문자나 그림 등의 개체를 현재 작성 중인 문서에 자유롭게 연결하거나 삽입하여 편집할 수 있게 하는 기능

2. UNIX

• AT&T 벨 연구소, MIT, General Electric이 공동 개발한 운영체제

• 특징

  • C언어로 작성되어 이식성 높음
  • 장치와 프로세스 간의 호환성 높음
  • 시분할 시스템으로 설계된 대화식 운영 체제
  • 소스가 공개된 개방형 시스템
  • 다중 사용자가 다중 작업을 지원
  • 많은 네트워킹 기능을 제공하므로 통신망 관리용 운영체제로 적합

• 구성

  • Kernel 커널

    • 프로세스 관리
    • 기억장치 관리
    • 입출력 관리
    • 파일 관리
    • 컴퓨터가 부팅될 때 주기억장치에 적재되어 상주하면서 실행

  • Shell 쉘

    • 사용자의 명령을 인식하는 명령어 해석기
    • 시스템과 사용자 간의 인터페이스
    • 주기억장치에 상주하지 않고, 명령어가 포함된 파일 형태로 존재하며 보조 기억장치에서도 교체처리가 가능
    • 한 프로세스의 출력이 다른 프로세스의 입력으로 사용되는 단방향 통신인 파이프 라인 기능을 지원

3. LINUX

• 리누스 토발즈가 개발한 운영체제
• 특징
  • 프로그램 소스 코드가 무료로 공개되어 프로그래머가 원하는 기능 추가
  • 다양한 플랫폼에 설치하여 사용 가능
  • 재배포가 가능
  • UNIX와 완벽하게 호환

4. MacOS

• Apple에서 UNIX 기반으로 개발한 운영체제
• 특징
  • 아이맥과 맥북 등 애플 사 제품에만 사용이 가능
  • 드라이버 설치 및 install 과정이 단순함

5. MS-DOS

• Windows 이전 운영체제, CLI

SW개발방법론 테일러링

1. 소프트웨어 개발 표준

• 소프트웨어 개발 단계의 품질 관리에 사용되는 국제 표준
• ISO/IEC 12207
  • 국제 표준화 기구에서 제공하는 소프트웨어 생명주기 프로세스 표준
  • 기본 생명 주기, 지원 생명 주기, 조직 생명 주기 프로세스
• CMMI
  • 소프트웨어 개발 조직의 업무 능력 및 조직의 성숙도 평가 모델
  • 성숙도 5단계
    • 초기, 관리, 정의, 정량적 관리, 최적화
• SPICE
  • 소프트웨어 프로세스를 평가 및 개선하는 국제 표준
  • 수행 능력 6단계
    • 불완전, 수행, 관리, 확립, 예측, 최적화

2. 테일러링 기준

• 소프트웨어 개발 방법론 테일러링은 프로젝트 상황 및 특성에 맞도록 개발 방법론의 절차, 사용기법 등을 수정 및 보완하는 작업
• 소프트웨어 개발 방법론 테일러링 고려사항
  • 내부적 기준 : 목표환경, 요구사항, 프로젝트 규모, 보유기술
  • 외부적 기준 : 법적 제약사항, 표준 품질기준
• 소프트웨어 개발 방법론 테일러링 기법
  • 프로젝트 규모와 복잡도, 프로젝트 구성원, 팀내 방법론 지원, 자동화에 따른 테일러링

3. 소프트웨어 개발 프레임워크

• 소프트웨어 개발에 공통적으로 사용되는 구성 요소와 아키텍처를 일반화하여 손쉽게 구현할 수 있도록 여러 가지 기능들을 제공해 주는 반제품 형태의 소프트웨어 시스템
• 소프트웨어 개발 프레임워크
  • 스프링 프레임워크
  • 전자정부 표준 프레임워크
  • 스트럿츠 프레임워크
  • 닷넷 프레임워크
  • 앵귤러 JS
  • 장고 프레임워크

SW개발방법론 테일러링

소프트웨어 개발 프레임워크

소프트웨어 개발 프레임워크의 개념

• 소프트웨어 개발에 공통적으로 사용되는 구성 요소와 아키텍처를 일반화하여 손쉽게 구현할 수 있도록 여러 가지 기능들을 제공해 주는 반제품 형태의 소프트웨어 시스템
  • 프레임워크
    • 사전적으로 뼈대, 골조를 의미하며 소프트웨어에서는 특정 기능을 수행하기 위해 필요한 클래스나 인터페이스 등을 모아둔 집합체
• 프레임워크의 주요 기능에는 예외 처리, 트랜잭션 처리, 메모리 공유, 데이터 소스 관리, 쿼리 서비스, 로깅 서비스, 인증 서비스 등

프레임워크 특징

• 특정 개념들의 추상화를 제공하는 여러 클래스와 컴포넌트로 구성
• 추상적인 개념들이 문제를 해결하기 위해 같이 작업하는 방법 정의
• 컴포넌트들의 재사용이 가능
• 높은 수준에서 패턴들을 조작

종류

1. 스프링 프레임워크(Spring Framework)

• JAVA 플랫폼을 위한 오픈 소스 경량형 애플리케이션 프레임워크
• J2EE에서 제공하는 대부분의 지능을 지원
• DB처리를 위한 JDBC, iBatis, Hibernate, JPA 등 라이브러리와 연동 지원
• 전자정부 표준 프레임워크의 기반이 되는 기술

2. 전자정부 표준 프레임워크

• 우리나라의 공공부분 정보화 사업 시 효율적인 정보시스템 구축을 지원하기 위해 필요한 기능 및 아키텍처를 제공하는 프레임워크
• 개발 프레임워크의 표준 정립으로 응용 소프트웨어의 표준화, 품질 및 재사용성의 향상을 목적으로 함
• 오픈 소스 기반의 범용화가 되고 공개된 기술으 활용함으로써 특정 업체의 종속성을 배제하고 사업별 공통 컴포넌트의 중복 개발 방지

3. 스트럿츠 프레임워크 STRUTS Framework

• JAVA기반의 JSP만을 위한 프레임워크
• 다양한 운영체제에서 활용 가능
• 오픈소스이기 때문에 개발에 필요한 부분을 수정하여 사용
• UI기반의 프레임워크

4. 닷넷프레임워크(.NET Framework)

• Windows 프로그램 개발 및 실행 환경을 제공하는 프레임워크
• Microsoft 사에서 통합 인터넷 전략을 위해 개발
• 코드 실행을 관리하는 CLR(Common Language Runtime)이라는 가상머신 상에서 작동
• 메모리 관리, 유형 및 메모리 안전성, 보안, 네트워크 작업 등 여러가지 서비스를 제공

5. 앵귤러 JS(Angular JS)

• 자바스크립트 기반의 프레임워크
• 앵귤러 JS의 데이터 모델은 단순 자바스크립트 객체로 재사용이 쉬운 정적인 UI컴포넌트로 구성
• 코드의 길이를 더욱 단순화
• HTML, CSS 개발자와 자바스크립트 개발자를 명확하게 분리

6. 장고 프레임워크(Django Framework)

• Python으로 작성된 오픈 소스 웹 애플리케이션 프레임워크
• MVC(Model-View-Controller)패턴 기반 프레임워크
• ORM(Object Relational Mapping)기능 지원
• 수윈 DB관리를 위해 프로젝트를 생성하면서 관리자 기능을 제공
• 쉬운 URL 파싱 기능 지원

SW개발방법론 테일러링

테일러링 기준

소프트웨어 개발 방법론 테일러링의 개념

• 소프트웨어 개발 방법론 테일러링은 프로젝트 상황 및 특성에 맞도록 개발 방법론의 절차, 사용기법 등을 수정 및 보완하는 작업

소프트웨어 개발 방법론 테일러링 수행절차

1. 프로젝트 특징 정의
2. 표준프로세스 선정 및 검증
3. 상위 수준의 커스터마이징
4. 세부 커스터마이징
5. 테일러링 문서화

소프트웨어 개발 방법론 테일러링 고려사항

• 내부적 기준
  • 목표환경
    • 시스템의 개발 환경과 유형이 서로 다른 경우 테일러링 필요
  • 요구사항
    • 프로젝트의 생명 주기 활동에서 개발, 운영, 유지보수 등 프로젝트에서 우선적으로 고려할 요구사항이 서로 다른 경우 필요
  • 프로젝트 규모
    • 비용, 인력, 개발 기간 등 프로젝트 규모가 서로 다른 경우
  • 보유 기술
    • 프로세스, 개발 방법론, 산출물, 인력의 숙련도 등이 다른 경우
• 외부적 기준
  • 법적 제약사항
    • 프로젝트별로 적용될 IT Compliance가 서로 다른 경우
      • IT Compliance
        • IT분야에서 내/외 부적으로 반드시 지켜야 하는 법칙 규제사항이나 지침
  • 표준 품질기준
    • 금융, 제도, 의료 등 업종별 표준 품질 기준이 서로 다른 경우 테일러링이 필요

소프트웨어 개발 방법론 테일러링 기번

• 프로젝트 규모와 복잡도에 따른 테일러링
  • 프로젝트 규모를 프로젝트 기간, 작업범위, 참여 인원 등에 따라 대/중/소로 구분하고, 프로젝트 업무 난이도에 따라 복잡도를 상/중/하로 구분하는 기법
• 프로젝트 구성원에 따른 테일러링
  • 프로젝트에 참여하는 구성원들의 기술적 숙련도와 방법론의 이해 정도를 확인하여 테일러링 수준을 결정하는 기법
• 팀내 방법론 지원에 따른 테일러링
  • 프로젝트 수행 시 각 팀 별로 방법론 담당 인력을 배정하여 팀의 방법론 교육과 프로젝트 전체의 방법론 운영을 위한 의사소통을 담당하도록 인력을 구성하는 기법
• 자동화에 따른 테일러링
  • 프로젝트 수행 시 작업 부하를 줄이기 위해 중간 단계에서의 산출물을 자동화 도구를 사용하여 산출할 수 있도록 지원하는 기법

SW개발방법론 테일러링

• 응용 소프트웨어 개발에 사용할 표준으로 활동 및 절차 수행에 필요한 기법과 표준, 산출물 표준 양식 및 작성 기법, 적용 도구를 정립
• 테일러링된 적용 개발 방법론에 따른 작성 산출물 유형 확정
• 소프트웨어 개발 프레임워크의 개념과 종류별 특징을 이해

용어사전

• Tailoring 테일러링
  • ‘재단, 양복업’ 으로 표준을 기반으로 실제 업무에서 여건에 맞게 수정/보완 하는 것

SW 개발 표준의 개념

• 소프트웨어 개발 단계의 품질 관리에 사용되는 국제 표준
• 대표적인 국제표준
  • ISO/IEC 12207
  • CMMI
  • SPICE

종류

1. ISO/IEC 12207

• ISO; International Organization for Standardiztaion, 국제표준화기구에서 소프트웨어 개발, 운영, 유지보수 등을 체계적으로 관리하기 위한 소프트웨어 생명주기 프로세스 표준을 제공
• 소프트웨어와 관련된 조직과 사람, 소프트웨어 획득자, 공급자, 개발자, 운영자, 유지보수자, 품질보증관리자, 사용자 등의 이해관계자들이 각자의 입장에서 수행해야 할 일을 정의하고 지속적으로 개선시키기 위한 활동
• 기본 생명 주기 프로세스
  • 획득 프로세스
  • 공급 프로세스
  • 개발 프로세스
  • 운영 프로세스
  • 유지보수 프로세스
• 지원 생명 주기 프로세스
  • 문서화 프로세스
  • 품질보증 프로세스
  • 형상관리 프로세스
  • 검증 프로세스
  • 확인 프로세스
  • 문제해결 프로세스
  • 활동 검토 프로세스
  • 유지보수 프로세스
• 조직 생명 주기 프로세스
  • 기반구조 프로세스
  • 관리 프로세스
  • 개선 프로세스
  • 훈련 프로세스

2. CMMI; Capability Maturity Model Integration

• 능력 성숙도 모델 통합
• 소프트웨어 개발 조직의 업무 능력 및 조직의 성숙도 평가 모델
• CMMI 성숙도 5단계

  단계	프로세스	특징
  초기	-	작업자 능력에 따라 성공 여부 결정
  관리	규칙화된 프로세스	특정한 프로젝트 내의 프로세스 정의 및 수행
  정의	표준화된 프로세스	조직의 표준 프로세스를 활용하여 업무 수행
  정량적 관리	예측 가능한 프로세스	프로젝트를 정량적으로 관리 및 통제
  최적화	지속적 개선 프로세스	프로세스 역량 향상을 위해 지속적인 프로세스 개선

3. SPICE; Software Process Improvement and Capability dEtermination

• 소프트웨어 처리 개선 및 능력 평가 기준
• 소프트웨어 프로세스를 평가 및 개선하는 국제표준
• ISO/IEC 15504
• 목적
  • 프로세스 개선을 위해 개발 기관이 스스로 평가하는 것
  • 요구조건의 만족여부를 개발 조직이 스스로 평가하는 것
  • 계약 체결을 위해 수탁 기관의 프로세스를 평가하는 것
• 5개의 프로세스 범주와 40개의 세부 프로세스로 구성
  • 고객- 공급자 프로세스
    • 소프트웨어를 개발하여 고객에게 전달하는 것을 지원
    • 소프트웨어의 정확한 운용 및 사용을 위한 프로세스로 구성
    • 인수, 공급, 요구 도출, 운영
    • 프로세스 수 : 10개
  • 공학 프로세스
    • 시스템과 소프트웨어 제품의 명세화, 구현, 유지보수하는 프로세스로 구성
    • 개발, 소프트웨어 유지보수
    • 프로세스 수 : 9개
  • 지원 프로세스
    • 소프트웨어 생명 주기에 다른 프로세스에 의해 이용되는 프로세스로 구성
    • 문서화, 형상, 품질 보증, 검증, 확인, 리뷰, 감사, 품질문제해결
    • 프로세스 수 : 8개
  • 관리 프로세스
    • 소프트웨어 생명 주기에서 프로젝트 관리자에 의해 사용되는 프로세스로 구성
    • 관리, 프로젝트 관리, 품질 및 위험 관리
    • 프로세스 수 : 4개
  • 조직 프로세스
    • 조직의 업무 목적 수립과 조직의 업무 목표 달성을 위한 프로세스로 구성
    • 조직배치, 개선 활동 프로세스, 인력 관리, 기반 관리, 측정도구, 재사용
    • 프로세스 수 : 9개
• 프로세스 수행 능력 6개
  • 불완전 Incomplete
    • 프로세스가 구현되지 않았거나 목적을 달성핮지 못한 단계
  • 수행 Performed
    • 프로세스가 수행되고 목적이 달성된 단계
  • 관리 Managed
    • 정의된 자원의 한도 내에서 그 프로세스가 작업 산출물을 인도하는 단계
  • 확립 Established
    • 소프트웨어 공학 원칙에 기반하여 정의된 프로세스가 수행되는 단계
  • 예측 Predictable
    • 프로세스가 목적 달성을 위해 통제되고, 양적인 측정을 통해 일관되게 수행되는 단계
  • 최적화 Optimizing
    • 프로세스 수행을 최적화하고, 지속적인 개선을 통해 업무 목적을 만족시키는 단계

SW개발방법론선정

1. 소프트웨어 생명주기 모델

• 소프트웨어를 어떻게 개발할 것인가에 대한 추상적 표현으로 순차적 또는 병렬적 단계로 나눈 것
• 소프트웨어 개발 생명주기
  • 타당성검토 -> 분석 -> 설계 -> 개발 -> 테스트 -> 운영 -> 유지보수 -> 폐기
• 소프트웨어 생명주기 모델 종류
  • 폭포수 모델
  • 프로토타입 모델
  • 나선형 모델
  • 애자일 모델

2. 소프트웨어 개발 방법론

• 소프트웨어 개발, 유지보수 등에 필요한 여러 가지 일들의 수행 방법과 이러한 일들을 효율적으로 수행하려는 과정에서 필요한 각종 기법 및 도구를 체계적으로 정리하여 표준화한 것
• 개발 방법론의 종류
  • 구조적 방법론
  • 정보공학 방법론
  • 객체지향 방법론
  • 컴포넌트 기반 방법론
  • 애자일 방법론
  • 제품 계열 방법론

3. 요구공학 방법론

• 요구사항의 지속적인 중요성 증대와 채계적인 관리의 필요성이 대두되어 시스템의 요구사항을 정의하고, 문서화하고, 관리하는 프로세스
• 요구공학 프로세스
  • 도출
  • 분석
  • 명세
  • 확인/검증

4. 비용산정 모델

• 소프트웨어의 개발 규모를 소요되는 인원, 자원, 기간 등으로 확인하여 실행 가능한 계획을 수립하기 위해 필요한 비용을 예측하는 과학적이고 합리적인 활동
• 산정기법 종류
  • 하향식 산정기법
    • 전문가 감정 기법
    • 델파이 기법
  • 상향식 산정기법
    • LOC 기법
    • Effort Per Task 기법
  • 수학적 산정기법
    • COCOMO 모형
    • Putnam 모형
    • FP 모형

SW개발방법론선정

소프트웨어 비용 산정의 개념

• 소프트웨어의 개발 규모를 소요되는 인원, 자원, 기간 등으로 확인하여 실행 가능한 계획을 수립하기 위해 필요한 비용을 예측하는 과학적이고 합리적인 활동
• 비용산정을 통해 발주자는 소프트웨어의 합리적인 가격을 확인할 수 있고 개발자는 개발에 필요한 정당한 비용 요구 가능
• 산정기법 종류
  • 하향식 산정기법
  • 상향식 산정기법

소프트웨어 비용 결정 요소

• 프로젝트 요소
  • 제품 복잡도
  • 시스템 크기
  • 요구되는 신뢰도
    • 일정기간 내 주어진 조건하에서 프로그램이 필요한 기능을 수행하는 척도
• 자원 요소
  • 인적자원
  • 하드웨어 / 소프트웨어 자원
• 생산성 요소
  • 개발자 능력
    • 개발자 전문지식과 경험, 이해도, 창의력
  • 개발 기간

산정기법의 종류

1. 하향식 산정기법

• 과거의 유사 경험을 바탕으로 회의를 통해 산정하는 비과학적인 기법
• 종류
  • 전문가 감정 기법
    • 조직 내 경험이 있는 2명 이상의 전문가에게 비용 산정을 의뢰하는 산정기법으로 개인적이고 주관적
  • 델파이 기법
    • 전문가들의 편견이나 분위기에 지배되지 않도록 한 명의 조정자와 여러 전문가의 의견을 종합하여 비용을 산정

2. 상향식 산정기법

• 세부적인 작업 단위별로 비용을 산정한 후 합산
• LOC 기법 : Line Of Code
  • 각 기능의 원시 코드 라인 수의 비관치, 낙관치, 기대치를 측정하여 예측치 구함
  • 공식
    • 노력 = 개발기간 x 투입인원
      = LOC/1인당 월평균 코드 라인 수
    • 개발 비용 = 노력 x 1인당 월평균 인건비
    • 생산성 = LOC/노력
• Effort Per Task 기법
  • 각 기능을 구현시키는데 필요한 노력을 생명 주기의 각 단계별로 선정하며, LOC보다 더 정확함

3. 수학식 산정기법

• 경험적 추정 기법 또는 실험적 추정 기법, 개발 비용 산정의 자동화가 목표
• 비용을 자동으로 산정하기 위해서 사용되는 공식은 과거 유사한 프로젝트를 기반으로 경험적으로 유도된 것
• 수학적 산정기법 종류
  • COCOMO 모형
  • Putnam 모형
  • 기능 점수 FP : Function Point

1. COCOMO; COnstructive COst MOdel 모형

• 보헴이 제안한 것으로 원시 프로그램의 규모인 LOC(원시 코드 라인수)에 의한 비용 산정 기법
• 규모와, 소프트웨어 종류에 따라 조직형, 반분리형, 내장형으로 분류
  • Organic Model 조직형
    • 5만라인의 소프트웨어로 사무처리용, 업무용, 과학용 응용 소프트웨어에 적합
    • 노력(MM) = 2.4 X (KDSI)^1.05
    • 개발기간(TDEV) = 2.5 X (MM)^0.38
  • Semi-Detached Model 반분리형
    • 조직형과 내장형의 중간형
    • 트랜잭션 처리시스템, 운영체제, DBMS등 30만 라인 이하에 적합
  • Embedded Model 내장형
    • 초대형 규모로 30만 라인 이상
    • MM = 3.6 X (KDSI)^1.20
    • TDEV = 2.5 X (MM)^0.32
  • KSDI : Kilo Delivered Source Intruction
    • 전체 라인수를 1,000 단위로 묶은 것

2. Putnam 모형

• 소프트웨어 생명 주기의 전 과정 동안에 사용될 노력의 분포를 가정해주는 모형
• 시간에 따른 함수로 표현되는 Rayleigh-Norden 곡선의 노력 분포도를 기초로함
• 
• 대형 프로젝트의 노력 분포 산정에 이용되는 기법
• 개발 기간이 늘어날수록 프로젝트 적용 인원의 노력이 감소함
• 

3. 기능 점수 FP 모형

• 알브레히트가 제안한 것으로, 소프트웨어 기능을 증대 시키는 요인(입력, 출력, 질의, 파일, 인터페이스의 개수)별로 단순, 보통, 복잡 가중치 부여
• 요인별 가중치를 합산하여 총 기능 점수를 산출하며 총 기능 점수와 영향도를 이용하여 기능 점수를 구한 후 이를 이용해서 비용을 산정하는 기법
• 기능점수 = 총 기능 점수 x [0.65 + (0.1 x 총 영향도)]

자동화 추정 도구

• 비용 산정의 자동화를 위해 개발된 도구로는 SLIM 과 ESTIMACS가 있음
• SLIM
  • Payleigh-Norden 곡선과 Putnam 예측 모델을 기초로 하여 개발된 자동화 추정 도구
• ESTIMACS
  • 다양한 프로젝트와 개인별 요소를 수용하도록 FP모형을 기초로 하여 개발된 자옹화 추정 도구

SW개발방법론선정

요구공학의 개념

• 시스템의 요구사항을 정의하고, 문서화하고, 관리하는 프로세스
• 요구사항의 지속적인 중요성 증대
• 요구사항에 관한 체계적인 관리의 필요성 대두

요구공학의 목적

• 이해관계자 사이에 효과적인 의사소통 수단을 제공하고 요구사항에 대한 공통 이해를 설정
• 요구사항 손실 방지 및 에러 감지로 불필요한 비용을 절감하고 요구사항 변경 추적을 가능하게 함

요구공학 프로세스

• 기능은 없음

1. Requirement Elicitation 요구사항 도출

• 소프트웨어 가 해결해야할 문제를 이해하고 요구사항이 어디에 있고, 어떻게 수집할 것인가와 관련
• 활용기법
  • 인터뷰
  • 시나리오
  • 작업분석
  • BRP : Business Process Reengineering
  • RFP : Request for Proposla
  • 벤치마킹

2. Requirement Aanlysis 요구사항 분석

• 요구사항들 간의 상충을 해결하고, 소프트웨어의 범위를 파악하면 소프트웨어가 환경과 어떻게 상호작용하는지 이해
• 활용기법
  • 구조적 분석
    • DFD : Data Flow Diagram
    • Data Dictionary
    • ERD : Entity Relationship Diagram
  • Use Case 기반 분석
    • UML
    • 모델링

3. Requirement Specification 요구사항 명세

• 체계적으로 검토, 평가, 승인될 수 있는 문서 작성
• 시스템 정의, 시스템 요구사항, 소프트웨어 요구사항 작성
• 활용기법
  • ER 모델링
  • FSM : Finite State Machine, 유한 상태 기계
  • SADT : Structered Analysis and Design Technique, 구조화 해석 설계 기법

4. Validation/Verification 요구사항 확인/검증

• 분석가가 요구사항을 이해 했는지 확인(Validation)
• 요구사항 문서가 일관성 있고 완전한지 검증(Verification)
  • 베이스라인으로 설정하는 활동
• 이해관계자들이 문서 검토 및 형상 관리 수행
• 리소스가 요구사항에 할당되기 전에 문제 파악을 위한 검증 수행
• 활용기법
  • 검토
  • 프로토타이핑
  • 모델 검증
  • 인수테스트