** 본 포스팅은 '면접을 위한 CS 전공지식 노트'를 바탕으로 공부한 내용을 정리한 것입니다.
1) 운영체제와 컴퓨터
운영체제의 역할과 구조
운영체제의 역할
- CPU 스케줄링과 프로세스 관리 : CPU 소유권을 어떤 프로세스에 할당할지, 프로세스의 생성과 삭제, 자원 할당 및 반환을 관리
- 메모리 관리 : 한정된 메모리를 어떤 프로세스에 얼만큼 할당해야 하는지 관리
- 디스크 파일 관리 : 디스크 파일을 어떠한 방법으로 보관할지 관리
- I/O 디바이스 관리 : I/O 디바이스들인 마우스, 키보드와 컴퓨터 간에 데이터를 주고받는 것을 관리
운영체제의 구조
| 유저 프로그램 |
|---|
| GUI |
| 시스템콜 |
| 커널 |
| 드라이버 |
| 하드웨어 |
운영체제를 지칭하는 부분은 ‘GUI, 시스템콜, 커널, 드라이버’
-
시스템콜 : 운영체제가 커널에 접근하기 위한 인터페이스, 유저 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출할 때 쓴다.
- 컴퓨터 자원에 대한 직접 접근을 차단하며 프로그램을 다른 프로그램으로부터 보호할 수 있다.
- 유저 프로그램이 I/O 요청을 보내면 유저 모드에서 파일을 읽지 않고 커널 모드로 들어가 파일을 읽고 다시 유저 모드로 돌아가 유저 프로그램의 로직을 수행
- I/O 요청 : 입출력 함수, 데이터베이스, 네트워크, 파일 접근 등에 관한 일
- modebit
- 시스템콜이 작동될 때 modebit를 참고해서 유저 모드와 커널 모드를 구분
- 1 또는 0의 값을 가지는 플래그 변수 (0은 커널모드, 1은 유저모드)
- 시스템콜이 호출되면 modebit는 1에서 0으로 바뀌며 커널모드로 변경한 후 로직을 수행하고, 로직수행이 끝나면 다시 0에서 1로 바뀌며 유저모드로 변경한 수 이후의 로직을 수행한다.
- 컴퓨터 자원에 대한 직접 접근을 차단하며 프로그램을 다른 프로그램으로부터 보호할 수 있다.
컴퓨터의 요소
< 요약 >
- CPU(Central Processing Unit) : 프로그램의 연산을 실행, 처리하는 곳
- DMA 컨트롤러 : I/O 디바이스가 메모리에 직접 접근할 수 있도록 하는 장치
- 메모리 : RAM을 일컫음, 기록하는 장치
- 타이머 : 시간이 많이 걸리는 프로그램에 제한을 걸기 위해 존재
- 디바이스 컨트롤러 : IO 디바이스들의 작은 CPU
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CPU
- 산술논리연산장치, 제어장치, 레지스터로 구성되어 있는 컴퓨터 장치로 구성
- 인터럽트에 의해 단순히 메모리에 존재하는 명령어를 해석해서 실행하는 일꾼
- 제어장치
- 프로세스 조작을 지시하는 CPU의 한 부품
- 입출력장치 간 통신을 제어하고 명령어들을 읽고 해석하며 데이터 처리를 위한 순서를 결정
- 레지스터
- CPU 안에 있는 매우 빠른 임시저장장치
- 연산속도가 메모리보다 수십 배에서 수백 배까지 빠르다.
- 산술논리연산장치
- 산술 연산과 논리 연산을 계산하는 디지털 회로
- 인터럽트
- 어떤 신호가 들어왔을 때 CPU를 잠깐 정지시키는 것
- 인터럽트 간에는 우선순위가 있다.
- 하드웨어 인터럽트 : IO 디바이스에서 발생하는 인터럽트
- 소프트웨어 인터럽트 : 트랩이라고도 한다. 프로세스가 시스템콜을 호출할 때 발동
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DMA 컨트롤러
- I/O 디바이스가 메모리에 직접 접근할 수 있도록 하는 하드웨어 장치
- CPU에만 너무 많은 인터럽트 요청이 들어오기 때문에 CPU 부하를 막아주며 CPU의 일을 부담하는 보조 일꾼
-
메모리
- 데이터나 상태, 명령어 등을 기록하는 장치
- RAM을 일컬어 메모리라고 함
- CPU는 계산 담당, 메모리는 기억 담당
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