운영체제와 컴퓨터

운영체제란?

한정된 메모리나 시스템 자원을 효율적으로 분배하는 등 사용자가 컴퓨터를 쉽게 다룰 수 있도록 해주는 인터페이스.

운영체제의 역할

1. CPU 스케줄링 및 프로세스 관리 - CPU 소유권 할당 및 프로세스, 자원 관리
2. 메모리 관리
3. 디스크 파일 관리
4. I/O 디바이스 관리 - 키보드, 마우스 등 데이터 주고받는 것 관리

운영체제 구조

유저 프로그램 - GUI - 시스템 콜 - 커널 - 드라이버 - 하드웨어

• GUI - 사용자가 장치와 상호작용 하는 사용자 인터페이스 형태. 마우스 클릭 등의 동작으로 상호작용하도록 함.

시스템 콜

운영체제가 커널에 접근하기 위한 인터페이스
(유저 프로그램이 운영체제 서비스 받음)

유저 프로그램이 I/O 요청 - Trap 발동 - 커널 모드로 들어가 I/O 수행 - 유저 모드로 돌아가 로직 수행
-> 직접 자원에 접근하는 것을 차단해 보호함.

Modebit: 커널 모드와 유저 모드를 구분하기 위한 비트 (0-커널 1-유저)

컴퓨터의 요소

CPU, DMA 컨트롤러, 메모리, 타이머, 디바이스 컨트롤러 등

1. CPU
   산술논리연산장치, 제어장치(프로세스 조작), 레지스터(임시기억장치)로 구성.
   메모리에 존재하는 명령어 해석해 실행하는 일꾼 역할

• CPU의 연산 처리과정
  제어장치가 메모리 및 레지스터에 계산할 값 로드 - 제어장치가 산술 논리 연산 장치에 계산 명령 - 계산된 값을 레지스터에서 메모리로 저장.

• 인터럽트
  신호가 들어왔을 때 CPU 잠깐 정지시키는 것.
  I/O, 산술 인터럽트(나누기0), 프로세스 오류 등으로 발생.
  발생 시 인터럽트 벡터로 가서 인터럽트 핸들러 함수 호출.
  1) 하드웨어 인터럽트 - I/O 디바이스에서 발생하는 인터럽트
  2) 소프트웨어 인터럽트 - Trap. 프로세스 오류 등으로 발생

2. DMA 컨트롤러
   I/O 디바이스가 메모리에 직접 접근할 수 있도록 하는 하드웨어 장치.
   CPU 부하를 막아줌 (CPU 일 부담)

3. 메모리
   전자 회로에서 데이터나 상태, 명령어 들을 기록하는 장치 (주로 RAM).

4. 타이머
   특정 프로그램에 다는 시간 제한 (몇 초 안에는 작업이 끝나야 함)

5. 디바이스 컨트롤러
   컴퓨터와 연결된 I/O 디바이스들의 작은 CPU