system_programming

뇌를 자극하는 윈도우즈 시스템 프로그래밍

1장 컴퓨터 구조에 대한 첫 번째 이야기

• 시스템 프로그래밍의 이해와 접근
  • 시스템 프로그래밍이란 (System Programming)?
  • 컴퓨터 시스템의 주요 구성요소
• 컴퓨터 하드웨어의 구성
  • CPU (Central Processing Unit)
  • 메인 메모리 (Main memory)
  • 입.출력 버스 (Input/Output Bus)
• CPU에 대한 이해
  • ALU (Arithmetic Logic Unit)
  • 컨트롤 유닛 (Control Unit)
  • CPU 내부에 존재하는 레지스터들 (Register Set)
  • 버스 인터페이스 (Bus Interface)
  • 클럭 신호 (Clock Pulse)
• 프로그램의 실행 과정
  • 위대한 수학자 폰 노이만
  • 프로그램의 실행 과정
• 하드웨어의 구성의 재접근

2장 아스키코드 vs 유니코드

• Windows 에서의 유니코드(UNICODE)
  • 문자셋의 종류와 특성
  • MBCS 기반의 문자열
  • WBCS 기반의 프로그래밍
• MBCS 와 WBCS 의 동시 지원
  • `#include <windows.h>
  • Windows에서 정의하고 있는 자료형
  • MBCS 와 WBCS (유니코드)를 동시에 지원하기 위한 매크로
  • MBCS 와 WBCS (유니코드)를 동시에 지원하기 위한 함수들

3장 64비트 기반 프로그래밍

• WIN 32 vs WIN 64
  • 64비트와 32비트
  • 프로그래머 입장에서의 64비트 컴퓨터
• 프로그램 구현 관점에서의 WIN 32 vs WIN 64
  • LLP64 vs LP64
  • 64비트와 32비트 공존의 문제점
  • Windows 스타일 자료형
  • Windows 자료형 확인하기
  • Polymorphic 자료형
• 오류의 확인
  • GetLastError 함수와 에러코드
• System Programming Project Design
  • 명령 프롬프트 프로젝트의 제안
  • 명령 프롬프트 프로젝트의 제안과 EXIT 명령어의 구현

4장 컴퓨터 구조에 대한 두 번째 이야기

• 컴퓨터 구조의 접근 방법
  • 컴퓨터를 디자인하자
  • 레지스터를 디자인하자
  • 명령어 구조 및 명령어를 디자인하자
• LOAD & STORE 명령어 디자인
  • LOAD & STORE 명령의 필요성
  • LOAD & STORE 명령의 디자인
• Direct 모드와 Indirect 모드
  • Direct 모드의 문제점과 Indirect 모드의 제안
  • Indiret 모드의 이해
  • Indirect 모드 활용 예제

5장 프로세스의 생성과 소멸

• 프로세스의 이해
  • 프로세스란 무엇인가?
  • 프로세스를 구성하는 요소
• 프로세스의 스케줄링과 상태 변화
  • 프로세스의 스케줄링(Scheduling)
  • 프로세스의 상태 변화
  • 프로세스의 상태 변화, 시나리오로 다시 이해하기
• 컨텍스트 스위칭(Context Switching)
• 프로세스의 생성
  • 프로세스의 생성
  • CreateProcess 함수의 이해
  • 예제를 통한 CreateProcess 함수의 이해
  • 실습을 위한 환경의 구성 및 실행
• 프로세스 생성과 관련된 예제 그리고 문제점
• 명령 프롬프트 프로젝트 기능 추가

6장 커널 오브젝트와 오브젝트 핸들

• 커널 오브젝트에 대한 이해
  • 커널 오브젝트의 이해
  • 그 이외의 커널 오브젝트들
• 커널 오브젝트와 핸들의 종속 관계
• 커널 오브젝트와 Usage Count
• 명령 프롬프트 프로젝트 기능 추가

7장 프로세스간 통신(IPC) 1

• 프로세스간 통신(IPC) 의 의미
• 메일슬롯 방식의 IPC
• Signaled vs Non-Signaled

8장 프로세스간 통신(IPC) 2

• 핸들 테이블과 오브젝트 핸들의 상속
• 파이프 방식의 IPC
• 프로세스 환경 변수
• 명령 프롬프트 프로젝트 기능 추가

9장 스케줄링 알고리즘과 우선순위

• 프로세스의 스케줄링(Scheduling)
  • 일반 OS 와 리얼타임 OS 의 차이점
  • Sott RTOS vs Hard RTOS
  • 선점형 OS 와 비선점형 OS
  • 우선순위 스케줄링 알고리즘
  • 라운드 로빈 스케줄링 알고리즘
  • 스케줄링 알고리즘에 의해서 스케줄링이 진행되는 시점
  • Priority Inversion
• Windows 프로세스 우선순위
• 명령 프롬프트 프로젝트 기능 추가
  • 리다이렉션의 이해
  • 리다이렉션 구현방법
  • 필자가 구현한 답안

10장 컴퓨터 구조에 대한 세 번째 이야기

• 절차적 호출 지원 CPU 모델
  • 스택 프레임(Stack Frame) 구조
  • sp 레지스터
  • 프레임 포인터(Frame Pointer) 레지스터
  • 스택에 저장하자, 프레임 포인터(Frame Pointer)
• 함수 호출 인자의 전달과 PUSH & POP 명령어 디자인
  • 함수 호출 인자의 전달방삭
  • PUSH & POP 명령어 디자인
• 함수 호출(Procedure) 에 의한 실행의 이동
  • 다시 살펴보는 메모리 구조와 프로그램 카운터(Program Counter)
  • 함수 호출과 함수 종료
• 함수 호출 규약(Calling Convention)

11장 쓰레드의 이해

• 쓰레드란 무엇인가?
  • 멀티 프로세스 기반 프로그램
  • 멀티 프로세스 운영체제 기반 프로그램의 문제점과 새로운 제안
  • 해결책, 쓰레드
  • 메모리 구조 관점에서 본 프로세스와 쓰레드
  • Windows에서의 프로세스와 쓰레드
• 쓰레드 구현 모델에 따른 구분
  • 커널 레벨(Kernel Level ) 쓰레드와 유저 레벨(User Level) 쓰레드
  • 커널 모드(Kernel Mode)와 유저 모드 (User Mode)
  • 커널 레벨 쓰레드와 유저 레벨 쓰레드의 장점 및 단점

12장 쓰레드의 생성과 소멸

• Windows에서의 쓰레드 생성과 소멸
  • 쓰레드의 생성
  • 쓰레드의 소멸(쓰레드 생성에 대한 추가적인 이야기 포함)
• 쓰레드의 성격과 특성
  • 힙,데이터 영역, 그리고 코드 영역의 공유에 대한 검증
  • 동시접근에 있어서의 문제점
  • 프로세스로부터의 쓰레드 분리
  • ANSI 표준 C 라이브러리와 쓰레드
• 쓰레드의 상태 컨트롤
  • 쓰레드의 상태 변화
  • Suspend & Resume
• 쓰레드의 우선순위 컨트롤

13장 쓰레드 동기화 기법 1

• 쓰레드 동기화란 무엇인가 ?
  • 두 가지 관점에서의 쓰레드 동기화
  • 쓰레드 동기화에 있어서의 두 가지 방법
• 임계 영역(Critical Section) 접근 동기화
  • 임계 영역(Critical Section)에 대한 이해
• 유저 모드 동기화(Synchronization In User Mode)
  • 크리티컬 섹션(Critical Section) 기반의 동기화
  • 인터락(Interlocked Family Of Function) 함수 기반의 동기화
• 커널 모드 동기화(Synchronization In Kernel Mode)
  • 뮤텍스(Mutex) 기반의 동기화
  • 세마포어(Semaphore) 기반의 동기화
  • 이름있는 뮤텍스(Named Mutex) 기반의 프로세스 동기화
  • 뮤텍스의 소유와 WAIT_ABANDONED

14장 쓰레드 동기화 기법 2

• 실행 순서에 있어서의 동기화
  • 생산자/소비자 모델
  • 이벤트 기반 동기화
  • 수동 리셋 모드 이벤트의 활용 예
• 이벤트 더하기 뮤텍스
  • 이벤트와 뮤텍스 오브젝트 적용 예제
• 타이머 기반 동기화
  • 수동 리셋 타이머
  • 주기적 타이머

15장 쓰레드 풀링(Pooling)

• 쓰레드 풀에 대한 이해
• 쓰레드 풀의 구현
  • 쓰레드 풀 구현의 모듈별 해석
  • 쓰레드 풀 구현 소스코드
• 명령 프롬프트 프로젝트 기능 추가
  • 입력과 출력을 연결하는 파이프
  • 구현 원리
  • 구현 사례

16장 컴퓨터 구조에 대한 네 번째 이야기

• 메모리 계층(Memory Hierarchy)

  • 메모리 범위와 종류
  • 메모리의 계층 구조(Memory Hierarchy)

• 캐쉬와 캐쉬 알고리즘

  • 컴퓨터 프로그램의 일반적인 특성
  • 캐쉬 알고리즘
  • 캐쉬 프렌드리 코드(Cache Freindly Code) 작성 기법

• 가상 메모리(Virtual Memory)

  • 물리 주소(Physical)
  • 가상 주소 시스템 1
  • 가상 주소 시스템 2

17장 구조적 예외처리(SEH) 기법

• SEH(Structed Exception Handling)
  • 예외처리의 필요성
  • 예외와 에러의 차이점
  • 하드웨어 예외와 소프트웨어 예외
• 종료 핸들러(Termination Handler)
  • 종료 핸들러의 기본 구성과 동작 원리
  • 종료 핸들러 활용 사례 연구1
  • 종료 핸들러 활용 사례 연구2
• 예외 핸들러(Exception Handler)
  • 예외 핸들러와 필터
  • 예외 핸들러의 활용 사례 연구
  • 처리되지 않은 예외의 이동
  • 핸들러의 중복
  • 정의 되어 있는 예외의 종류와 예외를 구분하는 방법
  • EXCEPTION_CONTINUE_EXCUTION & EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH
• 소프트웨어 기반의 개발자 정의 예외
  • 소프트웨어 예외의 발생
  • GetExceptionInformation

18장 파일 I/O 와 디렉터리 컨트롤

• 기본적인 파일 처리 함수들
  • 파일 열기 & 닫기
  • 파일 읽기 & 쓰기와 포인터
  • 파일을 열어서 읽고 쓰고 닫는 예제
  • 파일의 시간 정보 얻어오기
  • 파일 사이즈 얻어오기
  • 파일의 특성 정보 얻어오기
  • 파일의 특성 정보 핸들로부터 얻어오기
  • 파일의 경로 정보 얻어오기
  • 파일 포인터의 이동 - 32비트 기반
  • 파일 포인터의 이동 - 64비트 기반
• 디렉터리 관련 함수 및 그밖의 함수들
  • 디렉터리의 생성과 소멸
  • 현재 디렉터리, 시스템 디렉터리 그리고 Windows 디렉터리
  • 디렉터리에서 파일 찾기
• 명령 프롬프트 프로젝트 기능 추가
  • XCOPY의 이해
  • XCOPY의 구현 범위 및 방법
  • XCOPY의 구현 사례

19장 비동기 I/O 와 APC

• 비동기(Asynchronous) I/O
  • 비동기 I/O 의 이해
  • 중첩(Overlapped) I/O
  • 중첩(Overlapped) I/O 예제
  • 완료루틴(Completion Routine) 기반 확장 I/O
  • 알림 가능한 상태(Alertable State)
  • OVERLAPPED 구조체의 파일 위치 정보
  • 타이머에서의 완료 루틴
  • 지금까지의 내용 정리
• APC(Asynchronous Procedure Call)
  • APC의 구조
  • APC Queue의 접근

20장 메모리 관리(Virtual Memory , Heap , MMF)

• 가상 메모리(Virtual Memory) 컨트롤
  • Reserve, Commit 그리고 Free
  • 메모리 할당의 시작점과 단위 확인하기
  • VirtualAlloc & VirtualFree 함수
  • Dynamic Array Design
• 힙(Heap) 컨트롤
  • 힙(Heap) 컨트롤에 대한 필자의 기억
  • 디폴트 힙(Default Heap) & Windows 시스템에서의 힙
  • 디폴트 힙 컨트롤
  • 힙(Dynamic Heap) 생성이 가져다 주는 또 다른 이점
  • 힙의 생성과 소멸 그리고 할당
  • Heap & Linked List 예제
• MMF(Memory Mapped File)
  • MMF의 이해
  • MMF의 구현과정
  • MMF의 구현 함수
  • MMF의 구성 예제1
  • 일고 쓰기 위한 MMF
  • Copy-On-Write(COW)

21장 Dynamic Linking Library

• 라이브러리와 printf!
  • 질문
  • 해답은 라이브러리
  • 라이브러리 작성에 대한 동기
  • 라이브러리 작성
  • STATIC LIBRARY
• 또 다른 라이브러리 DLL
  • DLL(Dynamic Linking Library)에 대한 이해
  • DLL 과 정적 라이브러리의 차이점
  • DLL 제작 1: 암묵적 연결 (Implicit Linking)
  • DLL 과 extern 선언
  • DLL 제작 2 : 명시적 연결 (Explicit Linking)
  • 한번 이상 로드될 수 있는 DLL
• 도대체 해더파일을 몇 개나 만들 작정이야!
  • 필요한 헤더파일의 개수는 최소한 세 개
  • 하나의 헤더파일로 모두 지원하기