쉽게 배우는 운영체제(Part1)

 

운영체제 개요

OS 라고도 일컫는 운영체제는 복잡한 작업 환경에 규칙이 필요하였기에 만들어졌다.

 

운영체제 목표

• 자원 관리 최적화 - 효율성
• 자원 보호 - 안정성
• 하드웨어 인터페이스 - 확장성
• 사용자 인터페이스 - 편리성

운영체제 정의

 

운영체제의 구조

• 커널 - 핵심기능
• 인터페이스 - 사용자, 응용 프로그램 소통

커널

• 시스템 호출 - 커널 <-> 인터페이스
  • 직접접근 - 자원에 직접 접근하여 작업
  • 시스템 호출 접근 - 요청 과 결과만 접근하는 작업
• 드라이버 - 커널 <-> 하드웨어 인터페이스
• 구성
  • 프로세스 관리
  • 메모리 관리
  • 파일 시스템 관리
  • 입출력 관리
  • 프로세스 간 통신 관리
• 구조
  • 단일형
  • 계층형
    • 모듈형 구조
  • 마이크로
    • 핵심 기능만 구현
    • 나머지 부분 사용자 영역

 

컴퓨터의 구조와 성능향상

하드웨어 구성

• CPU 와 메모리
• 입출력 장치
• 저장장치
• 메인보드

CPU

• 산술논리 연산장치
• 제어장치
• 레지스터 - 데이터 임시 보관

버스 - 폰 노이만 구조로 연결된 기계 데이터 전송 시스템

• 제어버스 - 지시 정보, CPU, 메모리, 주변장치와 양방향 통신
• 주소버스 - 작업위치 정보,  메모리 주소 레지스터 단방향 통신
• 데이터버스 - 데이터 정보, 메모리 버퍼 레지스터 양방향

메모리

• 휘발성 - 속도 빠르고 가격 저렴
  • DRAM - 메인 메모리
  • SRAM - 고속 메모리
• 비휘발성
  • 플래시 메모리 - 전력 없어도 데이터 보관 가능, 최대 사용 횟수 제한
  • FRAM
  • PRAM
  • ROM - 데이터 수정 불가 - BIOS

성능향상

• 버퍼
  • 버퍼 - 프로그램간 버퍼 공유
  • 스풀 - 프로그램간 버퍼 배타
• 캐시 - 적중률이 중요
  • 캐시의 크기 증대를 통한 적중률 상승
  • 지역성 이론을 통한 적중률 상승
• 저장장치의 계증 구조
  • CPU 와 가깝게 레지스터, 캐시 배치
  • 메모리 작업 내용 하드디스크에 저장
• 인터럽트 - 입출력 관리자 사용
• 사이클 훔치지 - 직접 메모리 접근

병렬처리 기법 - 스레드

• 파이프라인 기법 - 단일 코어 멀티 스레드 사용
• 슈퍼스칼라 기법 - 멀티 코어 사용
• 슈퍼파이프라인 기법 - 스레드 세분화
• 슈퍼파이프라인 슈퍼스칼라 기법 - 멀티 코어 멀티 스레드
• VLIW 기법 - 소프트웨어 적 병렬처리