운영 체체(+주홍철)_복습(1)

 

 

※ 운영 체체(+주홍철)_복습(1)

※ 운영체제란!?
 : 사용자가 컴퓨터를 쉽게 다루게 해주는 인터페이스이다.
 : 한정된 메모리나 시스템 자원을 효율적으로 분배하는 참된 일꾼이다.

운영체제와 컴퓨터 > 운영체제의 역할과 구조 
운영체제의 4가지 역할
 1. CPU 스케줄링과 프로세스 관리
  : CPU 소유권을 어떤 프로세스에게 할당
  : 프로세스의 생성과 삭제
  : 자원 할당 및 반환을 관리한다.
 2. 메모리 관리
  : 한정된 메모리를 어떤 프로세스에 얼만큼 할당해야 하는지 관리
 3. 디스크 파일 관리
  : 디스크 파일을 어떠한 방법으로 보관할 지 관리
 4. I/O 디바이스 관리
  : I/O 디바이스들인 마우스, 키보드와 컴퓨터 간에 데이터를 주고받는 것을 관리.

운영체제의 구조
 구조 : 유저프로그램 | 인터페이스(GUI, CUI) | 시스템 콜 | 커널(드라이버, 파일시스템 등) | 하드웨어
  : 인터페이스 ~~ 커널 - 운영체제 공간이다.
**리눅스 서버 : CUI가 없고, GUI만 있는 것도 있다.
**GUI : 사용자가 전자 장치와 상호 작용할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스의 한 형태이다.
단순 명령어 창이 아닌 아이콘을 마우스로 클릭하여 동작하는 것이다.
**드라이버 : 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨어이다.

시스템 콜(System Call)
 : 운영체제가 커널에 접근하기 위한 인터페이스이다.
 : 유저 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출할 때 사용한다.
 : 유저 프로그램이 I/O 요청으로 트랩(trap)을 발동하면 I/O 요청인지 확인한 후 유저 모드가 시스템콜을 통해
 커널 모드로 변환되어 실행한다.
 : 컴퓨터 자원에 대한 직접 접근을 차단할 수 있고 프로그램을 다른 프로그램으로부터 보호할 수 있다.
**I/O 요청 : 입출력 함수, 데이터베이스, 네트워크, 파일 접근 등에 관한 일!

시스템 콜 장점
 : 하나의 추상화 계층이다.
 : 이를 통해 네트워크 통신이나 데이터베이스와 같은 낮은 단계의 영역 처리에 대한 부분을 많이 신경 쓰지 않고 
 프로그램을 구현할 수 있다.

modebit
 : 시스템콜이 작동할 때 modebit을 참고해서 유저 모드와 커널 모드를 구분한다.
 : 1 또는 0의 값을 가지는 플래그 변수이다. ( 0은 커널 모드 , 1은 유저 모드)
 : 카메라, 키보드 등 I/O 디바이스는 운영 체제를 통해서만 작동해야 한다.
 예를 들어
 : 커널 모드로 거져 운영체제를 통해 작동한다고해도 100% 막을 순 없지만, 운영체제를 통해 작동하게 해야 
  막기가 쉽다. 이를 위한 장치가 바로 modebit 이다.
**유저 모드 : 유저가 접근할 수 있는 영역을 제한적으로 두며, 컴퓨터 자원에 함부로 침범하지 못 하는 모드
**커널 모드 : 모든 컴퓨터 자원에 접근할 수 있는 모드
***커널 : 운영체제의 핵심부분이자 시스템콜 인터페이스를 제공하며 보안, 메모리, 프로세스, 파일 시스템
            I/O 디바이스, I/O 요청 관리 등 운영체제의 중추적인 역할을 한다.


컴퓨터의 요소
 : 컴퓨터는 CPU, DMA 컨트롤러, 메모리, 타이머, 디바이스 컨트롤러 등으로 이루어져 있다.

CPU
 : 산술논리연산장치(ALU), 제어장치(Unit), 레지스터로 구성되어 있는 컴퓨터 장치를 말한다.
 : 관리자(OS) 역할을 하는 운영체제의 커널이 프로그램을 메모리에 올려서 프로세스로 만들면
 일꾼(CPU)가 이를 처리한다.
 : 계산하고 명령을 처리하는 두뇌이다.
 : 코드가 실행되는 핵심 부품이다.

제어장치
 : 프로세스 조작을 지시하는 CPU의 한 부품이다.
 : 입출력장치 간 통신을 제어하고, 명령어들을 읽고 해석하며 데이터 처리를 위한 순서를 결정한다.

레지스터
 : CPU 안에 있는 초고속 임시 저장 장치이다.
 : CPU와 직접 연결되어 있으므로 연산 속도가 메모리보다 수십배~수백배까지 빠르다.
 : CPU는 자체적으로 데이터를 저장할 방법이 없기때문에 레지스터를 거쳐 데이터를 전달한다.

산술논리연산장치(ALU)
 : 덧셈, 뺄셈같은 두 숫자의 산술 연산과 배타적 논리합, 논리곱 같은 논리 연산을 계산하는 디지털 회로이다.

CPU의 연산 처리
 : CPU에서 제어장치, 레지스터, 산술논리연산장치를 통해 연산
 예를 들어
  : (1). 제어 장치가 메모리에 계산할 값을 로드한다. (또는 레지스터에도 로드한다.)
  : (2). 제어 장치가 레지스터에 있는 값을 계산하라고 ALU에 명령어한다.
  : (3). 제어 장치가 계산된 값을 다시 레지스터에서 메모리로 계산한 값을 저장한다.

인터럽트
 : 어떤 신호가 들어왔을 때, CPU를 잠깐 정지시키는 것을 말한다.
 : 인터럽트가 발생되면, 인터럽트 핸들러 함수가 모여있는 인터럽트 벡터로 가서 인터럽트 핸들러 함수가 실행됨
 : 인터럽트간에 우선순위가 있고, 우선순위에 따라 실행되며 하드웨어 인터럽트, 소프트웨어 인터럽트 2가지로 
  나뉜다.
**인터럽트 핸들러 함수
 : 인터럽트가 발생했을 때 이를 핸들링하기 위한 함수이다.
 : 커널 내부의 IRQ를 통해 호출되며, request_irq()를 통해 인터럽트 핸들러 함수를 등록할 수 있다.

하드웨어 인터럽트
 : 키보드를 연결한다거나, 마우스를 연결하는 일 등의 I/O 디바이스에서 발생하는 인터럽트이다.

소프트웨어 인터럽트
 : 트랩(trap)이라고도 한다.
 : 프로세스 오류 등으로 프로세스가 시스템 콜을 호출할 때 발동된다.

DMA 컨트롤러
 : I/O 디바이스가 메모리에 직접 접근할 수 있도록 하는 하드웨어 장치를 말한다.
 : CPU에만 너무 많은 인터럽트 요청이 들어오기 때문에 CPU 부하를 막아준다.
 : CPU의 일을 부담하는 보조 일꾼이라고 보면 된다.
 : 하나의 작업을 CPU와 DMA 컨트롤러가 동시에 하는 것을 방지한다.

메모리
 : 임시 저장 공간이며, 실행중인 프로그램이 사용하는 작업 공간이다.
 : 전자회로에서 데이터나 상태, 명령어 등을 기록하는 장치이다.
 : 보통 RAM을 일컬어서 메모리라고 한다.
 : CPU는 계산 담당, 메모리는 기억 담당

타이머
 : 몇 초안에 작업이 끝나야 한다는 것을 정하고 특정 프로그램에서 시간 제한을 다는 역할
 : 시간이 많이 걸리는 프로그램이 작동할 때 제한을 걸기 위해 존재한다.

디바이스 컨트롤러
 : 컴퓨터와 연결되어 있는 I/O 디바이스들의 작은 CPU를 말하고 옆에 붙어 있는 로컬 버퍼는 각 디바이스에서
 데이터를 임시로 저장하기 위한 작은 메모리를 뜻한다.