Chapter 1

Outline

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① 운영체제 Definition

② 컴퓨터 시스템 Organization

③ 컴퓨터 시스템 Architecture

④ 운영체제 Structure

⑤ 운영체제 Operation

 

 

 

① 운영체제 Definition

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● 운영체제 역할

1. 컴퓨터 하드웨어 관리 

2. 프로그램 실행 제어

 

-> 운영체제 그 자체로는 유용한 기능 못함.

-> 다른 프로그램이 유용한 작업을 할 수 있는 환경 제공

 

●  운영체제 위치

응용 프로그램과 컴퓨터 하드웨어 사이

 

 

●  운영체제 목표

1. 사용자 프로그램 실행 및 사용자 문제 해결 용이하도록

2. 컴퓨터 시스템 사용 편리하게

3. 컴퓨터 하드웨어 효율적인 방법으로 사용하도록

 

●  운영체제

1. resource allocator

  - 효율적이고 공평한 자원 사용을 위해 자원을 어떻게 할당할 지 결정

2. control program

  - 에러와 부적절한 컴퓨터 시스템의 사용을 방지하기 위해 프로그램 실행을 제어

 

 

② 컴퓨터 시스템 Organization

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● 4가지 기본 원리

1. Computer system I/O operation

2. I/O structure

3. Interrupt

4. Storage structure

+ Multi-processor systems

 

1. Computer system I/O operation

    I/O: 메모리 <-> 로컬 버퍼 간 데이터 이동

    I/O device와 CPU가 동시에 작업 수행

    인터럽트를 발생시킴으로써 Device controller가 CPU에게 I/O 연산이 끝났다는 것을 알려줌

 

2. I/O structure

    Bus

    A bus is a collection of parallel wires that carry address, data, and control signals.

 

    DMA (Direct Memory Access)

    CPU의 간섭 없이 I/O Device <-> 메모리 간 데이터 송수신

    I/O Device가 전송 작업을 수행하고 있는 동안 CPU는 다른 작업 수행 가능

 

3. Interrupt

    Operating System -> Interrupt driven (수많은 interrupt가 지속적으로 발생)

    Program Counter: 다음에 실행될 명령어의 주소 저장

    1) Interrupt: 프로세서 외부에서 발생 (Hardware)

      - Ctrl + C

 

    2) Trap: instruction 실행의 결과로 발생하는 이벤트에 의해 발생 (Software)

      - System call, Segmentation fault, exception

 

    소프트웨어 에러 또는 요청 -> exception, trap 생성

      - div by 0, request for operating system service

 

4. Storage structure

    1) Main memory

    2) Secondary storage

 

    Caching is an important principle of computer systems

 

③ 컴퓨터 시스템 Architecture

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● Multiprocessors

장점

1. throughput 증가

2. 경제적

3. 신뢰성 증가

 

※ 오버헤드 때문에 성능 n배 보다 작음

 

④ 운영체제 structure

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● Multiprogramming

CPU와 I/O device 동시에 작업 수행하도록 유지

Job scheduling에 의해 진행됨

 

CPU Scheduling

  - If several jobs ready to run at the same time

Job Scheduling

  - If several jobs are ready to be brought into memory, and there is not enough room for them

Swapping

  - If processes don't fit in memory, swapping moves them in and out to run

Virtual memory

  - allows execution of processes that are not completely in memory

  - Virtual memory (CPU가 보는 주소) > Physical Memory (실제 공간)

 

 

 

⑤ 운영체제 operation

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Dual mode

1. user mode

2. kernel mode (previleged mode)

 

-> mode bit 사용

-> OS 보호하기 위해서

 

previleged instruction

-> 커널 모드에서만 실행됨

-> 사용자 모드에서 실행할 경우 trap 발생

-> trap, interrupt 발생 시 사용자 모드에서 커널 모드로 전환됨