운영체제 (OS, Operating System)
컴퓨팅 자원들을 효율적으로 관리해서 사용자에게 서비스를 제공하는 소프트웨어를 운영체제라고 한다.
컴퓨터 시스템 개요
프로세서 (Processor)
계산 영역, 연산을 위해서 사용된다.
- CPU
- 그래픽 카드(GPU)
- 응용 전용 처리장치 등
메모리 (Memory)
무언가 저장하는 영역
- 주 기억장치
- 보조 기억장치 등
주변장치
- 키보드/마우스
- 모니터, 프린터
- 네트워크 모뎀 등
프로세서 (Processor)
큰 틀에서 생각면 CPU라고 이해하면 쉬움.
- 컴퓨터의 두뇌 (중앙처리장치)
연산 수행- 컴퓨터의 모든 장치의 동작 케어
레지스터
- 프로세서
내부에 있는 메모리 - 프로세서가 사용할 데이터
저장 - 컴퓨터에서 가장
빠른 메모리
레지스터의 종류
-
용도에 따른 분류
전용 레지스터, 범용 레지스터 -
사용자가 정보 변경 가능 여부에 따른 분류
사용자 가시 레지스터, 사용자 불가시 레지스터
-
저장하는 정보의 종류에 따른 분류
데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터
프로세서의 동작
프로세스는 PC, MAR, IR, MBR, ALU, ACC, DR 등 다양한 레지스터를 통해 연산이 이루어진다.
운영체제와 프로세서
- 프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관리
프로세스 생성 관리 - 프로그램의 프로세서 사용 제어
프로그램의 프로세서 이용 시간 관리, 복수 프로그램간 사용 시간 조율 등
메모리
-
데이터를 저장하는 장치 (기억장치)
프로그램(OS, 사용자 SW 등), 사용자 데이터 등 -
메모리 종류
속도가 빠르고 용량이 제일 작은 레지스터만 쓰면 되지 않냐고 생각할 수 있지만 비현실적이다.
최소한의 비용으로 최고의 효율을 내기 위해 메모리들을 적당히 잘 섞어서 사용해야 최고의 성능을 얻을 수 있다.
주기억장치 (Main memory)
-
프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장
프로세서는 메인 메모리까지 접근할 수 있기 때문에 무언가 수행할 때 반드시 메인 메모리 안에 들어가 있어야 된다. -
DRAM을 주로 사용(보통 DRAM이라고 부름). 용량이 크고, 가격이 저렴
-
디스크 입출력 병목현상(I/O bottleneck) 해소
프로세서가 디스크까지 가는 게 느려서 성능을 빠르게 하는데 방해요소가 된다. 이 부분을 해소하기 위해 가운데 메모리를 가져다 놓았다.
캐시 (Cache)
- 프로세서 내부에 있는 메모리(L1, L2 캐시 등)
- 메인 메모리의 입출력 병목현상 해소
캐시의 동작
- 일반적으로 HW적으로 관리됨 -> 직접 관리하지 않는다고 보면 됨
- 캐시 히트(Cache hit)
필요한 데이터 블록이 캐시 존재 - 캐시 미스(Cache miss)
필요한 데이터 블록이 없는 경우
지역성 (Locality)
- 공간적 지역성 (Spatial locality)
참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성. 예) 순차적 프로그램 수행 - 시간적 지역성 (Temporal locality)
한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성. 예) For 문 등의 순환 문 - 지역성은 캐시 적중률(cache hit ratio)과 밀접
알고리즘 성능 향상 위한 중요한 요소 중 하나
보조기억 장치
(Auxiliary memory / secondary memory / storage)
- 프로그램과 데이터를 저장
- 프로세서가 직접 접근할 수 없음 (주변장치)
주기억장치를 거쳐서 접근, (프로그램/데이터 > 주기억장치)인 경우 가상메모리
가상메모리는 하드디스크의 일부를 메모리처럼 사용한다. - 용량이 크고, 가격이 저렴
메모리 할당 관리
- 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수
- 할당된 메모리 관리
가상 메모리 관리
- 가상메모리 생성 및 관리
- 논리주소 -> 물리주소 변환
시스템 버스 (System Bus)
하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적인 통로
주변 장치
프로세서와 메모리를 제외한 하드웨어들이다. 입력장치, 출력장치, 저장장치가 있다.
-
장치드라이버 관리
주변 장치 사용을 위한 인터페이스 제공 -
인터럽트(Interrupt) 처리
주변 장치의 요청 처리 -
파일 및 디스크 관리
파일 생성 및 삭제, 디스크 공간 관리 등
참고
https://www.youtube.com/watch?v=EdTtGv9w2sA&list=PLBrGAFAIyf5rby7QylRc6JxU5lzQ9c4tN
https://images.velog.io/images/hyun0310woo/post/40357fb7-5946-4cac-95ca-e34b38ec3f8b/%EC%8D%B8%EB%84%AC.png