01. 운영체제가 뭐길래?

What is Operating system?

• a software that operates a computer system.
  
  

Then what is computer?

• a machine that processes the information.
  
  

Then What is Information?

• a quantitative representation that measures the uncertatinty. → 불확실한 상황을 측정해서 수치적으로 표현한 것
  

How does computer process information?

What is Unit of Information?

• Claude Shannon(클로드 섀넌)

I(x) : 정보량, p(x) : x라는 사건이 발생할 확률

→ 0 또는 1 두가지 사건 중 하나의 사건이 발생할 때의 정보량 = 1

`정보의 최소 단위는 1 bit(Binary digit) 이다.

• 따라서 정보를 처리하기 위해서, 정보의 상태를 변환(0 → 1, 1 → 0)할 수 있는 물리적인 장치가 필요
  1. Boolean Algebra(부울 대수) : NOT, AND, OR
  2. Logic Gate(논리 게이트) : NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR
  3. Logic Circuit(논리 회로) : IC, LSI, VLSI, ULSI, SoC, ……

So, How does computer process information?

• 덧셈 : 반가산기, 전가산기
• 뺄셈 : 2의 보수 이용
• 곱셈, 나눗셈 : 덧셈과 뺄셈의 반복
• 실수 연산 : 부동 소수점 표현
  
  

Is computer all-round?

• 범용성(universality)
  • NOT, AND, OR 게이트로 모든 계산을 할 수 있다.
  • NAND 게이트로 (NOT, AND, OR)게이트로 가능한 모든 계산 가능

→ 범용 컴퓨터(General-Purpose Computer) :

Software가 하고자 하는 모든 작업들을 Hardware가 지원해줄 수 있는 것

• 계산 가능성(computability)
  - Turing-computable : Can be calculated with a Turing machine
  - Halting Problem(정지 문제) : Can not be calculated with TM
  
  

Why is von Neumann the father of computers?

• Von Neumann degisned the ISA(Instruction Set Architecture) → 명령어 집합으로 컴퓨터를 운영하는 것
  
• What is a stored-program computer? → a computer that stores programs in a memory
  

1. 실행할 명령어를 RAM에서 읽어 들인다. (Fetch)

   • 명령어를 읽어 명령어 레지스터(Instruction Register)에 저장

2. 명령어를 해석 한다. (Decode)

3. 피연산자 Operand를 RAM에서 읽어온다. (Operand)

4. 명령어를 실행한다. (Execute)

   • 결과가 다시 RAM에 저장된다.

Then, What is Program?

• A program is a set of instructions : 명령어들의 집합** → that tells a computer’s hardware to perform a task.
  

Is the Operating system a Program?

• Operating system(운영체제)
  • is a program running at all time on the computer
  • to provide system services to application programs
  • to manage processes, resources, user interfaces…

참고 :

Silberschatz et al. 『Operating System Concepts』. WILEY, 2020.

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