이 글에서는 하드웨어와 소프트웨어를 관리하는 운영체제와 CPU, 메모리 등으로 이루어진 컴퓨터에 대해 알아보도록 한다.
운영체제의 역할과 구조
운영체제의 역할
운영체제(OS)의 역할은 크게 아래와 같이 네 가지가 있다.
1. CPU 스케줄링과 프로세스 관리
2. 메모리 관리
3. 디스크 파일 관리
4. I/O 디바이스 관리운영체제의 구조
운영체제의 구조는 유저 프로그램, GUI, 시스템콜, 커널, *드라이버, 하드웨어로 구성된다.
*드라이버 : 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨어
시스템콜
: 운영체제가 커널에 접근하기 위한 인터페이스이며 유저 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출할 때 사용된다.
modebit
: 1 또는 0의 값을 가지는 플래그 변수이다. 시스템콜이 작동될 때 modebit을 참고해서 유저 모드와 커널 모드를 구분한다.
- 유저 모드 : 유저가 접근할 수 있는 영역을 제한하여 컴퓨터 자원에 함부로 침범하지 못하는 모드.
즉, 시스템콜을 못하게 막아서 한정된 기능만 사용 가능하게 한다. - 커널 모드 : 모든 컴퓨터 자원에 접근할 수 있는 모드
컴퓨터의 구성요소
컴퓨터는 CPU, DMA 컨트롤러, 메모리, 타이머, 디바이스 컨트롤러 등으로 이루어져 있다.
CPU
Central Processing Unit의 약어이며, 산술논리연산장치, 제어장치, 레지스터로 구성되어 있는 컴퓨터 장치를 말한다. 인터럽트에 의해 단순히 메모리에 존재하는 명령어를 해석해서 실행하는 일꾼 역할을 한다.
제어장치(CU)
Control Unit 의 약어이며 프로세스 조작을 지시하는 역할을 하는 CPU의 한 부품이다.
레지스터
CPU 안에 있는 매우 빠른 임시기억장치를 가리킨다. CPU는 자체적으로 데이터를 저장할 수 없기 때문에 레지스터를 거쳐 데이터를 전달한다.
산술논리연산장치(ALU)
Arthmetic Logic Unit 의 약어이며, 덧셈, 뺄셈 같은 두 숫자의 산술 연산과 배타적 논리합, 논리곱 같은 논리 연산을 계산하는 디지털 회로이다.
CPU의 연산처리
인터럽트
어떤 신호가 들어왔을 때 CPU를 잠깐 정지시키는 것
DMA 컨트롤러
I/O 디바이스가 메모리에 직접 접근할 수 있도록하는 하드웨어 장치를 의미한다.
메모리
전자회로에서 데이터나 상태, 명령어 등을 기록하는 장치를 의미한다. 보통 RAM을 일컫어 메모리라고도 한다.
타이머
몇 초 안에는 작업이 끝나야 한다는 것을 정하고 특정 프로그램에 시간제한을 다는 역할을 한다.
디바이스 컨트롤러
컴퓨터와 연결되어 있는 IO 디바이스들의 작은 CPU를 말한다.
