운영체제 1

1. 컴퓨터 하드웨어

• 프로세서 : 연산
• 메모리 : 저장
• 주변장치 : 그 외 키보드, 마우스 모니터, 프린터

 

2. 프로세서

• 컴퓨터의 두뇌라고 생각하면 되고 연산 수행함.
• 모든 장치의 동작 제어기능

 

3. 레지스터

• 프로세서 내부에 있는 메모리
• 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리

 

3-1. 레지스터의 종류

용도에 따라 분류

a. 전용 레지스터 (정해진 용도에 따라 사용)

b. 범용 레지스터 (일반적으로 사용)

사용자 정보 변경 가능 여부에 따른 분류

a. 사용자 가시 레지스터 (볼 수 있음)

b. 사용자 불가시 레지스터 (볼 수 없음)

• 프로그램 카운터 (다음에 실행할 명령어의 주소를 보관하는 레지스터)
• 명령어 레지스터 (현재 실행하는 명령어를 보관하는 레지스터)
• 누산기 (데이터를 일시적으로 저장하는 레지스터)
• 메모리 주소 레지스터
• 메모리 버퍼 레지스터

저장하는 정보의 종류에 따른 분류

a. 데이터 레지스터 

b. 주소 레지스터

c. 상태 레지스터

4. 운영체제와 프로세서

• 프로세서에게 처리할 작업 할당과 관리
• 프로그램의 프로세서 사용 제어

 

5. 메모리

• 데이터를 저장하는 장치 (기억장치)
• 프로그램, 사용자 데이터 등
• 메모리의 종류

레지스터-> 캐시 -> 메인메모리 -> 보조기억장치

레지스터가 제일 속도가 빠르며 가격이 비싸고, 용량은 작다.

보조기억장치는 제일 속도가 느리며 가격이 싸고 용량은 크다.

6. 메모리의 종류

- 주기억장치

• 프로세서가 수행할 프로그램, 데이터를 저장함
• DRAM을 주로 사용
  • 용량이 크고, 가격이 저렴하다.
• 디스크 입출력 병목 현상을 해소시킨다.

디스크 속도 발전과 CPU 속도 발전사이에 갭이 발생했다 (CPU 속도가 월등히 빠름)

이 갭을 줄여주기 위하여 주기억장치를 사용한다.

캐시

• 프로세스 내부에 있는 메모리
  • 속도가 빠르고, 가격이 비쌈
• 레지스터보다는 코어에서 멀리 떨어져 있으며 사이즈는 크고, 속도는 느리다.
• 메인 메모리의 입출력 병목 현상 해소
  • 메모리와 CPU 속도차이의 갭 발생-> 캐시로 해소

캐시의 동작

• 일반적으로 HW적으로 관리됨.(CPU가 알아서 관리함)
• 캐시히트 : 필요한 데이터 블록이 캐시에 존재함
• 캐시미스 : 필요한 데이터 블록이 없는 경우, 메인메모리에서 찾음.

 지역성 => 캐시 적중률과 밀접함.

• 공간적 지역성 :  참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성
• 시간적 지역성 : 한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성, For문 등.

보조기억장치

• 프로그램과 데이터를 저장
• 프로세서가 직접 접근할 수 없으며 주변장치임.
  • 주기억장치를 거쳐서 접근해야함.
  • 가상메모리
• 용량이 크고, 가격이 저렴한 특징.

메모리와 운영체제

메모리 할당 및 관리

• 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수
• 할당된 메모리의 관리

가상 메모리 관리

• 가상메모리의 생성 및 관리
• 논리적 주소를 물리적 주소로 변환함.

시스템 버스

하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고받는 물리적 통로

데이터버스 -> 데이터를 전송

주소버스 -> 주소를 전송

제어버스 -> 구성요소를 제어하는데 사용

주변장치

프로세서와 메모리를 제외 하드웨어들

• 입력장치
• 출력장치
• 저장장치

주변장치와 운영체제

• 장치 드라이버 관리
  • 주변 장치 사용을 위한 인터페이스 제공
• 인터럽트 처리
  • 주변 장치의 요청 처리 -> "입력이 들어왔다"는 것을 알려줌.
• 파일 및 디스크 관리
  • 파일 생성 및 삭제
  • 디스크 공간 관리 등