📌 운영체제
⭐ 운영체제의 종류
✅ GUI
- Graphical User Interface
- 그래픽을 사용하여 컴퓨터와 상호작용하는 인터페이스
ex) WindowOS, MacOS
✅ CUI
- Character User Interface
- 키보드만을 사용하여 문자를 기반으로 컴퓨터와 상호작용하는 인터페이스
- 1994년 단종
ex) MS-DOS
⭐ 운영체제의 역할
- 운영체제의 커널이 담당
- CPU스케줄링과 프로세스 상태관리
- 메모리 관리
- 디스크파일 관리
- I/O 디바이스 관리
⭐ 운영체제의 구조
- 인터페이스 + 시스템 콜 + 커널
📌 컴퓨터 시스템의 구조
- CPU : 인터럽트에 의해 메모리에 존재하는 명령어를 해석해서 실행하는 일꾼
- DMA 컨트롤러 : CPU의 일을 보조하는 일꾼
- 메모리 : 전자회로에서 데이터, 상태 등을 기록하는 장치(작업장)
- 타이머 : 특정 프로그램에 시간을 다는 역할
- 디바이스 컨트롤러 : IO 디바이스들의 작은 CPU
- 로컬버퍼 : 디바이스에 달려있는 작은 메모리
⭐ CPU
- ALU(산술논리연산장치) + CU(제어장치) + 레지스터
- 인터럽트에 의해 메모리에 존재하는 명령어를 해석해서 실행하는 일꾼
✅ ALU
- Arithmetic and Logical Unit
- 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등 산술연산과 논리연산을 하는 회로장치
✅ CU
- Control Unit
- 프로세스의 조작을 지시하며 명령어들을 읽고 해석하며 데이터 처리를 위한 순서를 결정
✅ 레지스터
- CPU안에 있는 매우 빠른 임시기억장치
⭐ 인터럽트
- 어떤 신호가 들어왔을 때, CPU를 잠깐 정지시키는 것
- 0으로 나누는 산술연산오류, 프로세스오류 등으로 발생
- 키보드, 마우스 등 IO 디바이스를 사용할 때의 인터럽트, 우선순위가 높은 프로세스의 발생 등으로도 인터럽트 발생
- CPU는 메모리에 있는 명령어(instruction)을 순차적으로 실행하는데 인터럽트가 발생되면 점프해서 인터럽트 핸들러 함수가 모여 있는 인터럽트 벡터로 가서 인터럽트핸들러 함수(인터럽트 서비스 루틴, ISR) 가 실행되며 특정 명령어를 실행하게 됩니다. 이후 인터럽트가 종료되면 다시 순차적으로 실행
✅ 하드웨어 인터럽트
- IO 디바이스 등 하드웨어에서 발생하는 인터럽트
✅ 소프트웨어 인터럽트
트랩이라고도 함- 프로세스 오류, 프로세스의 종료, 시작 등을 기반으로 프로세스에서 발생하는 인터럽트
- 하드웨어 인터럽트보다 우선순위가 높은 인터럽트
⭐ 시스템콜
- 운영체제가 커널에 접근하기 위한 인터페이스
- 유저 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출할 때 이를 거쳐서 호출하도록 설계됨
- 프로세스 관리, 파일관리, 디바이스관리, 날짜 및 시간관련 시스템, 프로세스간 통신 때 이를통해 커널함수를 호출
⭐ 시스템콜의 과정
1. 유저프로그램이 I/O 요청 트랩발동
2. 올바른 I/O인지 확인
3. 유저모드가 시스템콜을 통해 커널모드로 변환
4. 커널함수 실행
✅ 커널함수
- Native Function
- 커널안에 있는 여러개의 함수
✅ 커널
- 운영체제의 핵심 부분이자 시스템콜을 제공
- 보안, 메모리, 프로세스, 파일시스템, I/O디바이스, I/O요청 관리 등 운영체제의 중추적인 역할
✅ 유저모드
- 유저가 접근할 수 있는 영역
- 제한적이며 컴퓨터 자원에 함부로 침범하지 못하는 모드
✅ 커널모드
- 모든 컴퓨터 자원에 접근할 수 있는 모드
✅ modebit
- 시스템콜이 작동될 때 modebit을 기반으로 유저모드와 커널모드를 구분함
- 플래그 변수(0 또는 1)
- 1은 유저모드, 0은 커널모드
⭐ 시스템콜의 장점
- 유저 프로그램은 시스템콜을 기반으로 커널과 분리가 됨
- 즉, 유저프로그램은 복잡한 파일 시스템과 프로세스 생성 등에 대한 내부동작을 신경쓸 필요가 없다
- 운영체제의 관리하에 프로그램이 운영되므로 시스템의 안정성과 보안이 강화됨
