운영체제 공룡책 강의2-Chpater1-2. 운영체제의 개념과 구조

공룡책 1장에서 2장까지의 내용이다. 크게 중요한 내용은 없지만 컴퓨터 기본 구조에 대한 핵심적 내용을 담고 있다.

 

운영체제란?

• 운영체제: 하드웨어를 관리하는 소프트웨어
• 운영체제의 역할: application program과 컴퓨터 사용자, 하드웨어 사이에서의 매게체 역할

아래서부터 하드웨어, OS(추상적인 layer), 시스템과 앱, 사용자

 

• OS의 핵심 부분은 kernel(커널)이라고도 불림
• 커널에서 시스템 프로그램과 애플리케이션 프로그램을 제공해줌
• CPU가 bus를 통해서 RAM과 연결되어 있고 disk controller를 통해서 디스크와 연결, USB controller를 통해서 마우스, 키보드 등과 연결 등의 방식

컴퓨터 시스템 조직

(1) bootstrap program

• 전원을 눌렀을 때 CPU가 가장 처음에 로딩해야 될 내용은 ROM에 있음
• 운영체제(특히 커널)를 로딩하는 일을 하는 이 프로그램을 bootstrap program이라고 함

(2) Interrupts

• hardware가 언제든지 interrupt를 trigger할 수 있음. 시스템 bus를 통해 CPU에 신호를 보냄.

von Neumann architecture

• 명령-실행 사이클
• 명령어 집합에서 일부를 메모리에 가져온 뒤 메모리에 있는 명령어를 CPU에 fetch 해서 execute하는 사이클
• instruction register에 add, mov 같은 명령어가 들어있음. 이걸 보고 레지스터에 있는 값들을 ALU에서 계산

Storage System

• 메모리는 RAM(휘발성), 비휘발성도 필요
• 메모리 속도 순서(위계): register>cache>RAM(main memory)…>disk
• 빠를수록 비싸긴 함

Symmetric multiprocessing(SMP)

하나의 메모리에 대해 여러 개의 CPU가 각각 register들과 cache를 가지고 존재함

Multi-core design

같은 프로세서 칩 하나에 2개 이상의 core CPU가 존재하는 것

Multiprogramming

• 여러 개의 프로그램을 메모리에 동시에 올려놓는 것.
• 한 번에 한 개 이상의 프로그램이 run
• CPU 사용 효율을 높일 수 있음
• Multitasking이 가능. (time-sharing: 시간분할)
• 자주 CPU에서 job을 바꿔줌.
• CPU scheduling이 필요: 동시에 여러 process 운영할 때 다음에 어떤 process를 실행시킬지 결정해야 함.

• 두 개의 opertaion mode: user mode와 kernel mode
• user process가 실행→ system call(os에게 서비스 요청) 함 → call 되면 kernel mode로 변경됨 → system call 실행 → 다시 user mode로 되돌아감
• kernel mode가 아니면 직접적으로 H/W 제어를 못 하게 함

Vertualization(가상화)

 

하나의 컴퓨터에서 여러 process를 운영할 수 있으면 하나의 컴퓨터에서 여러 운영 체제를 운영할 수도 있지 않을까?

→ 가능함: VMN(Virtual Machine Manager) 이용, VMware, XEN, WSL 등

cf) 여러 computing 환경에서의 OS

Traditional Computing, Mobile Computing, Client-Server Computing, Peer-to-Peer Computing, Cloud Computing, Real-Time Embedded Systems

잠시 정리

cf) OS에 interface 위한 세 가지 방법

• CLI: command line interface or command interpreter, shell이라 불림. (명령어 기반)
• GUI: graphical user interface: 윈도우, 맥 등
• Touch-Screen Interface: 안드로이드, 아이폰

System Call

• OS가 제공해주는 서비스들을 시스템 콜을 통해 제공, 대표적으로 fork(), exit(), wait()등 프로세스를 컨트롤 하는 system call들이 있음.
• 매번 open, close 같은 system call을 쓰기 힘들기 때문에 The standard C library 같은 라이브러리를 활용(printf 등)