02. 운영체제의 개념과 구조

- 본 글은 인프런 공룡책 운영체제 강의를 듣고 정리한 내용입니다

0. Operating system

• 컴퓨터의 하드웨어를 관리해주는 소프트웨어
• 어플리케이션 프로그램, 하드웨어와 유저간의 연결을 해주는 역할
• 가장 핵심적인 것은 Kernel

1. 0 - Classical computer system

• 책에선 modern 이라 나옴
• CPU, bus 로 연결된 여러개의 device controllers 로 구성되어 있다

1. 1 - Bootstrap

• 컴퓨터가 시작되자마자 가장먼저 실행하는 프로그램 ( 부팅 프로그램 )
• 운영체제를 메모리에 로딩한다

1.2 - Interrupts

• I/O 디바이스 에서 신호가 있을 때 그 신호를 통신해주는 것
• system bus 를 통해 CPU에 signal을 보내준다

1.3 - 폰노이만 아키텍쳐

• fetch , execute 를 사용
• instruction register (IR) 에다가 저장함

2.0 - storage system

• 용량과 속도에 따라 나뉘어짐
• 순서
  1. registers
  2. cache
  3. main memory (RAM)
  4. solid-state disk (SSD)
  5. hard disk (HDD)
  6. optical disk
  7. magnetic tapes : backup 용도

3.0 - I / O structure

• thread of execution 를 가지는 CPU

• 

• DMA (Direct Memory Access)
• : 유튜브 영상을 보는것과 같이 network가 바로 LCD 로 전송하여 CPU가 하는 연산이 거의 없는 것과 같은 interrupt 구조도 있다.

4.0 - Computer System Components

• CPU 
• Processor 
• Core 
• Multicore - 같은 프로세스 칩 하나에 여러개의 코어로 나눠진것
• Multiprocessor - 멀티코어가 여러개 있는 것

4.1 - Symmetric multiprocessing (SMP)

• 하나의 메모리가 여러개의 CPU ( 레지스터, 캐시를 포함한 )를 관리
• 슈퍼컴퓨터...

4.2 - Multiprogramming

• 여러개의 프로그램을 동시에 실행되고 있는 것
• 여러개의 프로세스가 메모리에 동시에 올라가 있는 것
• CPU 사용 효율을 늘릴 수 있다

4.3 - Multitasking ( = multiprocessing )

• 멀티프로그래밍의 연장 (?)
• 우리가 동시에 여러가지 프로그램을 실행시키는데 이를 CPU가 자주 왔다갔다하며 실행시키는데 이를 통해서 우리는 동시에 여러 프로그램을 사용할 수 있는 것
• CPU scheduling
• : CPU 효율을 가장 좋게 쓸수 있도록 하는 것

5.0 - mode of operation

• 유저모드 / 커널모드
• kernel mode 에서만 할 수 있는 것들이 있다 (예 : system call)

6.0 - Virtualization (가상화)

• VMM (Virtual Machine Manager)
• : VMware, XEN, WSL
• 가상머신을 통하여 하드웨어 위에 O/S를 돌리는것

7.0 - Computing Environments 의 종류

• Traditional Computing
• Mobile Computing : 요즘 많이 쓰인다
• Client-Server Computing : 대표적인 예는 web
• Peer-to-Peer Computing : 음악/영화 등 공유, 토렌트같은 것
• Cloud Computing : AWS, Azure, GCP
• Real-Time Embedded System : 화성탐사봇, 라즈베리파이 등 (RTOS)

8.0 - OS 에 interface 하기위한 방법

• CLI : shell
• GUI : window, mac
• Touch-Screen Interface : Android

8.1 - System call

• OS가 제공하는 서비스들 (write, read 등)
• API : OS 의 API 가 system call
• 일일이 커널모드에 들어가게 해서 실행하기 번거로우니 라이브러리 등을 사용한다
• ⇒ stdio.h 의 printf 등