[OS] Chap01. Introduction

해당 글은
경희대학교 조진성, 허선영 교수님의 강의 자료 및 내용을 정리한 글입니다
개인적으로 공부하며 작성된 글이라 잘못된 부분이 있을 수 있습니다!
오류가 있다면 알려주세요

 

운영체제란?

• 제한된 하드웨어 자원을 효율적으로 관리하며 프로그램을 돌릴 수 있도록 해주는 소프트웨어
• User와 Computer Hardaware 간의 중간지점
  • Convenience
  • Efficiency

 

 

Computer System Orgranization

▶Central Processing Unit(CPU)

• Program Counter(PC)에 있는 명령어를 읽어서 Instruction Register(IR)에 넣고 해당 명령어를 수행하는 기계!
• 해당 동작을 매우 빠르게 수행함

 

Von Neumann architecture

• [CPU]-[Memory]로, Memory내에 Data와 Instruction(code)를 함께 저장함
• 메모리로부터 Instruction을 읽어와, Instruction Register(IR)에서 실행하게 됨

↓  PC, IR이 뭔가요? ↓

컴퓨터 하드웨어의 구조

CPU 구조

‣ ALU(Arithmetic Logic Unit): 산술 연산, 논리 연산자 수행

• PC(Program Counter): 수행해야 할 명령어가 있는 주소값을 저장함
• IR(Instruction Register): 저장된 주소값에서 명령어를 가져옴

‣ CU(Control Unit): return, goto 처리

• SP(Stack Pointer): 메모리 프로세스의 동작 중, stack 정보를 저장함
• PSW(Process Status Word): 프로세스의 상태 값(wait, ready, running…) 저장

‣ MMU(Memeory Management Unit): 메모리의 효율적 관리를 위한 하드웨어적 처리

• General purpose register: 범용으로 사용 가능. I/O device를 control하며 임시로 데이터를 저장함

 

▶Storage Hierarchy

• 하위로 갈수록 Cost가 싸고, 용량이 커짐
• Speed, Cost, Volatility

 

 

운영제체의 역할

User와 Computer Hardaware 간의 Intermediary!

• Process management: 하나의 CPU로 여러가지 프로그램 수행하기
• Process synchronization: 프로세서의 Crirical Section 관리하기
• Memory management: 
• Stroage managerment
• File system: HDD, SDD에 존재하는 파일을 관리
• System call: 사용자 프로그램이 하드웨어의 동작을 구체적으로 알지 못해도 OK. 인터페이스 제공

 

▶Process Management

• Process: 일의 단위
• 각 프로세스의 Lifetime을 관리함

↓ Thread는 무엇인가요? ↓

CPU단에서 효율적으로 관리하기 위한 데이터 구조

• Process Scheduling: 프로세서에 프로세스들을 어떻게 할당할까요?
  • First-Come, First Served Scheduling
  • Round-Robin Scheduling
  • Shortest-Job-First Scheduling
  • Priority Scheduling
  • Multi-level Queue Scheduling

 

▶Process Synchronization

•  각 프로세서는 Critical section이라는 코드 섹션을 가짐
• 이는 다른 프로세서와 공유되어, 접근 가능하고 변경될 수 있는 data를 의미함

 

▶Memory Management

• argc, argv Parameter→ OS의 명령 프롬프트를 이용해 인자를 전달, 작동하도록 함
• Variable→ Stack단에 저장
• Dynamic allocation→  Heap단에 저장
• Code→ text단에 저장

 

▶Storage Management

• 서로 다른 물리적 특성을 가진 Storage device
• I/O operation을 어떻게 Schedule할까?

• OS는 storage device의 물리적 특성을 추상화함
• OS는 CPU 명령어를 통해서 I/O를 I/O Controller에게 요청함
• File이란, 논리적인 storage unit

 

따라서 요약하자면,

• 운영체제는 논리적인 구조를 제공함
  • Process/Thread
  • File/Directory
• 운영체제는 하드웨어를 fully하게 활용할 수 있게 노력함
  • Process scheduling
  • I/O scheduling
• 편리(convenience)와 효율(efficiency)를 위함!