운영체제 : 02 운영체제의 개념과 구조

• Comupter System

  • the hardware
  • the operating system
  • the application programs
  • user
    

    

운영체제의 정의

• There are No universally accepted definition of an operating system
• A more common definition is that
  • the one program running at all times on the computer
    • 운영체제는 컴퓨터에서 항상 돌아가는 프로그램이라고 정의한다.
  • usallay called the kernel
• kerneal에서 제공하는 프로그램
  • system programs
  • application programs

컴퓨터의 기본적인 구조 (classical computer system)

• one or more CPUs and
• a number of device controllers connected through a common bus

부트스트랩 프로그램 (bootstrap program)

• 컴퓨터가 켜졌을때 가장 처음에 실행되어야하는 프로그램
  • 운영체제를 로딩하는 일
  • 하드에 있는 운영체제를 메모리에 로딩해주는 일

인터럽트 (Interrupts)

• I/O device가 CPU에 신호를 보내는 트리거
• Hardware may trigger an intterupt at any time
  • 시스템 버스를 통해, 시그널을 CPU에 보낸다.

폰 노이만 아키텍쳐

• 산술 논리 장치와 프로세서 레지스터를 포함하는 처리 장치
• 명령 레지스터와 프로그램 카운터를 포함하는 컨트롤 유닛
• 데이터와 명령어를 저장하는 메모리
• 외부 대용량 스토리지
• 입출력 매커니즘
• A typical instruction - execution cycle
  • first fetches an instruction from memory
  • and stores that instruction in instruction register
    • 명령어 레지스터가 있어서, 명령어를 fetch를 하고 execute를 해주는 방식을 폰 노이만 구조라 한다.
• The instruction is the decoded
  • and may cause operands to be fetched from memory
  • and stored in some internal register
• After the instruction on the operands
  • has been executed
  • the result may be stored back in memory

• Storage System의 계층 구조

• ​
  • register : CPU 내에 있는 저장장치
  • cache : register와 main memory사이에 있다. 메모리보다 빠르다.
  • main memory : 우리가 흔히 말하는 램
  • solid - state dist : 메모리 형태의 하드디스크
  • hard dist : HDD

• I/O Structure

• DMA : Direct memory access
• A large portion of OS code is dedicated to managing I/O

• 컴퓨터 시스템 컴포넌트의 정의

  • CPU : The hardware that executes instructions
  • Processor : A physical chip that contains one or more CPUs
  • Core : The back computation unit of the CPU
  • MultiCore : Including multiple computing cores on the same CPU

• Symmetric multiprocessing(SMP)

• 둘 이상의 동일한 프로세서가 단일 공유 주 메모리 에 연결되고 모든 I / O 장치에 대한 전체 액세스 권한을 가지며 처리하는 단일 운영 체제 인스턴스에 의해 제어되는 다중 프로세서 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 아키텍처

• Multi Core design

  • 같은 프로세서에 여러개의 core로 나눈게 멀티 코어 디자인이다.

    

• multiprogramming

  • 

  • 여러개의 프로그램을 동시에 메모리에 올려놓고 실행하는 것
  • keeps several proccesses in memory simulaneously
  • to increase CPU utilization( CPU의 사용율을 높여줌)

• Multitasking(멀티프로세싱) : concurrency(pallerelism과 차이를 알아야한다.)
  • a logical extension of multiprogramming
    • CPU가 여러개의 작업을 자주 바꾸면서 여러개의 프로그램을 동시에 돌아가는 것처럼 사용자가 느낄수 있게 된다.
  • CPU scheduling : (CPU 스케쥴링이 중요)
    • 만약에 같은 시간에 여러개의 프로세스가 실행이 되었을때, 시스템은 무조건 그 프로세스 중에서 다음에 실행될것을 결정해줘야한다.

• Two separate mode of operations

  • user mode and kernel mode
    

    

  • 프로그램의 잘못된 행동을 예방해주기 위해, 커널모드와 유저모드가 있다.

  • 그러므로, 컴퓨터에 직접적인 제어는 커널모드에서만 가능하고, 유저모드에서는 동작이 불가능하게 했다.

• Virtualization (가상화)
  • technology that allow us
    • to abstract the hardware of single computer
    • into several diffrent execution enviroments
    • 한 컴퓨터에서 다양한 OS를 실행

    • 

• OS의 제공하는 환경

  • User interface
  • Program execution
  • I/O operation
  • File system manipulation
  • Communications
  • Error detection
  • Resource allocation
  • Logging
  • Protection and security

  

• System call

  • provide an interface to the services made available by the OS
  • API : Application Programming Interface
    

    

• 2강 후기
  • 기초적인 컴퓨터에서 쓰이는 용어들에 대해 배웠다. 하지만 비 전공자라 그런지 모든 용어들이 새로워 이해하는데 시간이 걸렸다.

1. 운영체제가 뭐길래

• Operating System

  • a software that operates a computer system

• Computer

  • A machine that proccesses the informatin

• Information

  • Cladue Shannen

    • $$
      I(X) = - log_2{P(X)}
      $$

    • 정보의 양은 해당 정보의 확률의 로그를 취한것의 마이너스이다.

    • 정보 하나의 단위는 1bit이다.

  • A quantitative representation that measures the uncertainty

• 컴퓨터가 정보를 처리하는 법

  • 정보의 최소 단위 : bit(binary digit)
    • 8 bit = 1byte
  • 정보의 처리 : 정보의 상태 변환 (0에서 1로, 1에서 0으로)
  • 부울 대수(Boolean Algebra) : NOT, AND, OR
  • 논리 게이트 : NOT, AND, OR, XOR, NAND, NOR
  • 논리 회로 : IC,LSI,VLSI,ULSI,SoC...
    • 무어의 법칙, 황의 법칙
  • 정보의 저장과 전송 : 플립 - 플롭, 데이터 버스
  • 범용성 : universality
    • NOT,AND,OR 게이트 만으로 모든 계산을 할 수 있다.
    • NAND 게이트만으로 모든 계산을 할 수 있다.
    • 범용 컴퓨터 : general - purpose computer
  • 계산 가능성 : computability
    • Turing-computable : 튜링 머신으로 계산 가능한 것
    • 정지 문제 : Halting Problem : 튜링머신으로 풀수 없는 문제

• 튜링머신

• 컴퓨터의 구조와 튜링 머신의 구조가 비슷하다.

• 폰 노이만

  • A stored - program computer is
    • a computer that stores programs in memory

  

  • Instruction Set Architecture라 부른다

• 프로그램

  • A program is a set of instructions
    • that tells a computer's hardware to perform a task

• 운영체제

  • Operating System
    • is a program running at all times on the computer
    • to provide system services to application programs
    • to manage processes, resources, user interfaces and so on

1강 후기

기본적인 부분부터 알려주는 시간이었다 매일 1~2강씩 들으면서 정리해야겠다.

강의 주소

주니온 유튜브 운영체제 1강