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Chapter 1. Introduction

Created By: 성희 배 Last Edited: Jan 26, 2020 12:12 AM Tags: OS

OS

  • Manages the computer hardware
  • Provides a basis for application programs
  • Intermediary between the computer and hardware

What OS do?

  • hardware, os, application programs, users
  • Hardware : cpu, memory, i/o device
  • Application Programs : word processor, spreadsheet, compiler
  • OS : 컴퓨터 시스템에서 사용 되는 자원들을 효율적으로 사용하기 위한 방법 제공

Definition of OS

  • 운영체제 : 컴퓨터에서 항상 수행되는 프로그램, 커널 이라 불림

Computer-System Organization

Computer System Operation

  • Bootstrap : 컴퓨터가 시작 할 때 초기화에 필요한 프로그램
    • Simple 해야 함
    • EEPROM, ROM(펌웨어) 에 저장 됨
    • 어떻게 os를 로드하고 시작 하는 지를 알아야 함
    • 운영체제의 커널을 찾아 메모리에 적재해야 함
  • 사건이 발생 하면 Interrupt에 의해 신호가 보내짐
    • 하드웨어는 CPU에 system bus를 통해 신호를 보냄
    • 소프트웨어는 system call을 통해 신호를 보냄

Storage Structure

  • 컴퓨터는 대부분의 프로그램을 RAM에서 가져옴
  • ROM : 변하지 않는 읽기 전용 메모리 (게임 카트리지)
  • EEPROM : 자주 변할 수 없음, 대부분의 정적 프로그램 저장 (스마트폰)
  • load, store를 사용 해 메모리 명령 실행
  • 폰 노이만 구조에서 실행되는 전형적인 명령-실행 사이클
    • 메모리로부터 명령어 해독
    • 명령 레지스터에 저장
    • 명령 해독
    • 명령 실행
    • 결과 메모리에 저장
  • 저장 장치 계층
    • 자기테이프 → 광 디스크 → 자기 디스크 → 반도체 디스크 → 주 메모리 → 캐시 → 레지스터

I/O Structure

  • DMA(직접 메모리 접근)
    • CPU의 개입 없이 데이터 블록 전체를 전송

Computer System Architecture

Single-Processor System

  • 하나의 주 CPU를 가짐

Multiprocessor System

  1. 증가된 처리량 (Increased Throughput)
    • 여러개의 프로세서를 씀으로서 속도가 증가함
    • 하지만 N개의 프로세스를 쓴다고 해서 속도가 N배 증가하지는 않는다. → 오버헤드 때문에
  2. 규모의 경제성 (Economy Of Scale)
    • 주변 장치, 저장장치, 전원 공급 장치를 공유하고 있기 때문에 비용을 절약 할 수 있다.
  3. 증가된 신뢰성 (Increased Reliability)
    • 한 처리기가 고장나더라도 속도만 느려지지 정지가 되지 않는다.
  • 비대칭적 다중 처리
    • 하나의 주 처리기가 시스템을 제어
    • 처리기끼리 종속 관계
  • 대칭적 다중 처리
    • 각 처리기가 운영체제 내의 모든 작업을 수행
    • 레지스터와 캐시는 로컬, 메모리는 공유
  • 멀티 코어 시스템

Clustered System

  • 높은 가용성을 제공하기 위해 사용
  • 클러스터 내의 컴퓨터가 고장나도 서비스 계속 제공
  • 병렬화 사용

운영체제의 구조

  • 다중 프로그래밍 → CPU 이용률 증가
    • 여러 작업을 메모리에 적재
    • 작업 pool 내에 유지 (메모리 할당 대기)
    • pool 내의 작업 중 하나를 선택해 실행
  • 시분할 시스템 (멀티태스킹)
    • 대화식 컴퓨터 시스템을 필요로 함
    • 입출력 장치를 사용해 출력장치의 즉각적인 응답을 대기

운영체제 연산

이중 연산 모드

  • 사용자 모드, 커널 모드
  • 모드 비트 사용
  • 모드를 나눔으로서 운영체제 코드와 사용자 코드를 구별
  • 트랩, 인터럽트 발생 → 커널 모드 (모드 비트 0)
  • 사용자 프로그램으로 제어를 넘김 → 사용자 모드 (모드 비트 1)
  • 특권 명령으로 민감한 명령어들을 보호

타이머

  • 무한루프를 방지하기 위해 타이머 사용

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