Lecture1 : 운영체제 강의

 

OS란?

 - 하드웨어 등의 컴퓨터 자원들을 를 효율적으로 관리하는 프로그램

 

하드웨어엔 크게 세 가지가 있다.

1) 프로세서 : 계산하는 장치 (CPU, GPU 등)

2) 메모리 : 저장하는 장치

3) 주변장치 : 키보드, 모니터 등의 IO장치, 네트워크 장치

 

 

1. 프로세서

- 연산을 수행

- 컴퓨터의 모든 장치의 동작 제어

 

레지스터 : 프로세서 내부에 있는 메모리

- 프로세서가 사용할 뎅터 저장

- 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리 (대신에 용량을 적다)

 

레지스터의 종류 : 

- 용도에 따른 분류 : 전용 레지스터 (목적이 있음), 범용 레지스터

- 변경 가능에 따른 분류 : 사용자 가시 레지스터, 사용자 불가시 레지스터

- 저장하는 정보의 종류에 따른 분류 : 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터

 

사용자 가시 레지스터

- 데이터 레지스터 : 데이터를 저장한다

- 주소 레지스터 : 주소를 레지스터

 

(c언어에서 변수 앞에 register를 입력하면, 해당 변수를 레지스터에 저장할 수 있도록 한다.)

 

사용자 불가시 레지스터

- 프로그램 카운터 : 실행할 명령어의 주소를 보관하는 레지스터

- 명령어 레지스터 : 현재 실행하는 명령어를 보관하는 레지스터

- 누산기 : 데이터를 일시적으로 저장하는 레지스터

 

 

운영체제의 역할

 - 프로세스에게 처리할 작업 할당 및 관리

 - 프로그램의 프로세서 사용 제어

 

 

메모리 : 데이터를 저장하는 장치

메모리의 종류 : 레지스터, 캐시, 메인 메모리, 보조기억장치

 

 

주기억장치 (DRAM 등)

- 프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장

- 디스크 입출력 병목현상 (I/O bottleneck 해소)

 

캐시

- 프로세서 내부에 있는 메모리 (L1, L2 캐시 등)

- 메인 메모리의 입출력 병목현상 해소

 

캐시의 동작

- 일반적으로 HW적으로 관리 됨

프로세서가 원하는 데이터를 캐시에서 찾는다

-> 필요한 데이터 블록이 캐시 존재하는 경우 : 캐시 히트 

-> 필요한 데이터 블록이 없는 경우 : 캐시 미스

 

 

캐시가 효과를 낼 수 있는 이유 : 

- 공간적 지역성 : 참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성 (예 : 순차적 프로그램 수행)

- 시간적 지역성 : 한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성 (예 : For 문 등의 순환문)

-> 지역성은 캐시 적중률 (cache hit ratio)과 밀접 : 알고리즘 성능 향상 위한 중요한 요소 중 하나

 

가상 메모리 (Virtual Memory) : 주 기억장치보다 데이터가 큰 경우, 보조기억장치의 일부를 주 기억장치처럼 쓰는 것

 

 

시스템 버스 (System Bus) : 하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적인 통로