Introduction & O/S structures

운영체제는 무엇인가?

• 운영체제의 정의
  • 항상 컴퓨터에서 실행되는 프로그램.
  • 보통 커널을 의미한다.
• 커널과 함께 두가지 다른 프로그램이 존재한다.
  • 시스템 프로그램
  • 애플리케이션 프로그램

컴퓨터 시스템 분류

• 전통적인 컴퓨터 시스템은
  • 1개 또는 그 이상의 CPU,
  • 버스를 통해 여러개의 장치 컨트롤러와 연결되어 있다.

• 부트스트랩 프로그램
  • 컴퓨터에 전원이 들어왔을 때, 실행되는 프로그램.
  • 하드디스크에 있는 운영체제를 메모리에 로딩한다.

• 인터럽트
  • 하드웨어가 언제든 인터럽트를 발생시킬 수 있다.
    • 시스템 버스를 통해 CPU에게 신호를 전달한다.

• 계층에 따라 저장 시스템을 분류할 수 있다.

  • 저장 용량

  • 접근 속도

• I/O 구조

  • I/O를 관리하는 코드가 OS 코드 에서 많은 부분을 차지한다.

컴퓨터 시스템 아키텍쳐

• 컴퓨터 시스템 구성 요소의 정의

  • CPU - 명령을 실행하는 하드웨어.
  • 프로세서 - 하나 이상의 CPU를 포함하는 물리적인 칩.
  • 코어 - CPU의 계산을 담당하는 단위.
  • 멀티코어 - CPU에 여러 코어를 통칭.
  • 멀티 프로세서 - 다중 프로세서를 포함.

• Symmetric multiprocessing (SMP)

• 하나의 메모리에 여러개의 CPU가 연결되어 있는 방식.

• Multi-core design
  • 하나의 칩안에 여러개의 코어가 장착되어 있다.

• 멀티프로그래밍

  • 여러개의 프로그램을 동시에 메모리에 로드해서 실행한다.
  • CPU의 효율이 높아진다.

• 멀티태스킹 (= 멀티프로세싱)

  • 멀티프로그래밍의 논리적 표현.
    • CPU가 작업을 자주 전환하는 경우, 각 작업이 실행되는 동안 사용자가 각각의 프로그램을 사용할 수 있다.
  • CPU 스케쥴링
    • 동시에 여러 프로세스가 실행되는 경우, 다음 프로세스를 선택하는 방법.

• 운영체제의 2가지 모드

  • user mode, kernel mode
  • 옳지 않는 프로그램으로부터 잘못된 동작을 보호하기 위해 모드를 분리함.
  • system call 수행 과정
    • user mode에서 system call을 호출
    • trap이 발생하여 kernel mode로 진입
    • kernel mode에서 system call 실행.
    • return-from-trap 발생하여 user mode로 진입.
    • system call 결과물을 확인.

가상화

• 가상화
  • CPU가 여러개의 프로그램을 메모리에 올리고 시분할을 통해 처리하듯이, 하드웨어에 여러개의 OS를 올려 각기 다른 환경으로 분리하는 것.
  • VMM : Virtual Machine Manager
    • VMware, XEN, WSL, and so on

컴퓨팅 환경

• 운영체제에서 다양한 컴퓨터 환경
  • 전통적인 컴퓨팅
  • 모바일 컴퓨팅
  • 클라이언트-서버 컴퓨팅
  • Peer-to-Peer 컴퓨팅(BitTorrent)
  • Cloud 컴퓨팅
  • Real-Time Embedded Systems(RTOS)
    
    

운영체제 서비스

• 운영체제는 프로그램의 실행 환경을 제공한다.
  • User interface
  • Program execution
  • I/O operation
  • File-system manipulation
  • Communications
  • Error detection
  • Resource allocation
  • Logging
  • Protection and security

사용자와 운영체제 인터페이스

• 사용자가 OS와 상호 작용할 수 있는 세 가지 방법
  • CLI : Command Line Interface. 줄 단위의 명령을 읽고 상호작용.
    • sh, bash, csh, tcsh, zsh 등이 있다.
  • GUI : Graphical User Interface.
    • Windows, Aqua for MacOS, KDE/GNOME for Linux 등등..
  • Touch-Screen Interface
    • Android UI, Iphone UI

System Call

• System call
  • 운영체제가 제공하는 서비스를 이용하기 위해 제공하는 인터페이스.
  • API : Application Programming Interface

• Windows, Unix의 시스템 콜 예시

출처

운영체제 공룡책 강의를 보고 정리