[운영체제] O/S Structures

인프런의 운영체제 공룡책 강의를 듣고 정리한 포스팅입니다.

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운영체제의 정의

하드웨어 제어, 사용자와 어플리케이션 프로그램에 서비스를 제공하는 소프트웨어

 

컴퓨터에서 항상 실행하고 있는 프로그램

→ 여기서 핵심은 커널(Kernel)

 

프로그램의 두 가지 타입

• 시스템 프로그램
• 응용 프로그램

 

커널

커널에서 시스템 프로그램과 어플리케이션 프로그램에 대한 인터페이스 제공

 

인터럽트 (Interrupts)

CPU와 I/O device가 서로 통신하는 방법 중 하나

 

• 하드웨어가 언제나 인터럽트를 트리거 시킬 수 있음
• 트리거 시키면, 시스템 버스를 통해 CPU에 신호를 보냄

 

저장 시스템

용량, 속도에 따라 계층 구조가 나뉨

 

계층 구조 (상위 → 하위)

1. CPU 내부에 있는 레지스터
2. 캐시
3. 메인 메모리 (RAM)
4. SSD (solid-state disk)
5. 하드디스크
6. 광디스크
7. 마그네틱 테이프

 

컴퓨터 시스템 컴포넌트의 정의

Symmetric multiprocessing (SMP)

메모리는 한 개인데, 메모리와 연결된 프로세서(CPU)가 여러개 (각각의 레지스터, 캐시를 가지고)

 

Multi-core design

CPU(프로세스 칩) 한 장 안에 코어가 여러개

 

Multiprogramming

메모리에 여러 개(한 개 이상)의 프로그램을 동시에 올리는 것

 

프로세스가 동시에 여러개 올라가있으면 CPU 사용 효율이 좋아짐

 

Multitasking (=multiprocessing)

멀티 프로그래밍을 통해 멀티태스킹이 가능해짐

 

하나의 CPU가 실행속도가 빠를 때, 여러 개의 프로세스를 자주 바꿔주면
⇒ 사용자 입장에서는 동시에 하는 것처럼 보임
⇒ concurrency, pallelelism

 

이걸 하기위해 CPU 스케쥴링이 필요 → CPU 효율을 제일 좋게 만드는 방법을 골라서

 

운영체제의 모드

 

유저모드와 커널모드

⇒ 다른 프로그램에 방해하는 것을 막아주는 것도 운영체제의 역할

 

커널모드가 아니면 컴퓨터의 직접적인 하드웨어 제어를 막음

→ 유저 모드에서 시스템 콜을 통해 커널 모드로 바꾸어 자원에 접근하도록

 

컴퓨팅 환경

• 클라이언트 - 서버 : 1 대 1 (Web)
• P2P : N 대 N
• 클라우드 컴퓨팅

 

운영체제 서비스

컴퓨터 프로그램이 실행될 수 있는 환경을 제공하는 것이 운영체제의 역할

• 프로세스의 개념 (하위 개념인 Thread)
• 멀티 프로세싱 시 동기화 문제 (데드락 문제)
• 멀티 프로세싱을 하기위한 CPU 스케줄링
• 이것들을 처리하기 위한 메모리 관리, 가상 메모리 관리

 

사용자와 운영체제 인터페이스

OS와 사용자간 인터페이스 방법

• CLI (Command line interface) : shell, 명령어 기반
• GUI (Graphical user interface) : windows, macOS
• Touch-Screen Interface : android UI, iPhone UI

 

컴퓨터 응용 프로그램과 OS간 인터페이스 방법

• 시스템 콜 : OS가 제공해주는 서비스를 시스템 콜을 통해 호출
• API : Application Programming Interface