💐 Operating Systems Fundamentals 1

intro

🚀 운영체제(OS)란, 하드웨어 위에 설치되어 하드웨어(HW) 계층과 다른 소프트웨어(SW) 계층을 연결하는 SW 계층.

 

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① 컴퓨터 시스템의 자원 관리

② 사용자가 컴퓨터를 사용할 수 있는 환경 제공

: CPU, 메모리 같은 컴퓨터 자원은 제한적이므로 자원 관리는 매우 중요! 이를 OS가 담당

③ 사용자 컴퓨터 간 인터페이스 제공 → 사용자가 컴퓨터를 편리하게 사용할 수 있는 환경 제공

ex) 대표적인 OS: Windows, macOS, Linux, Unix

 

🚀 4가지 목적

① 처리능력(throughput) 향상: 자원 관리를 통해 일정 시간 내에 시스템 처리량 향상

② 반환시간(turnaround time) 단축: 사용자가 시스템에 요청한 작업 완료 시간 단축

③ 사용 가능도(availability) 향상: 시스템 자원을 얼마나 빨리 제공할 수 있는지. OS는 사용자가 컴퓨터 자원 사용 시 즉시 사용하게 해 줌

④ 신뢰도(reliability) 향상: 입력 값에 대한 정확한 결괏값 얻을 수 있도록 신뢰도 향상

 

∴ HW와 SW 이어주는 계층으로 한정된 자원 안에서 정확하고 빠르게 주어진 문제 해결해줌. 

CPU

🚀 CPU는 컴퓨터의 뇌 역할을 하며, 프로세서라고 부르기도 한다. 컴퓨터에서 프로그램을 실행하는 데 필요한 연산을 처리하고 수행.

🚀 메모리는 일반적으로 RAM을 뜻하는 메모리(주 기억장치;휘발성) + SSD/HDD인 보조 기억장치(비휘발성)로 나뉜다.

🚀 메모리는 레지스터 + 캐시 메모리(2개 모두 CPU 내부) + RAM + 하드 디스크(SDD/HDD) 이렇게 크게 4개로 되어 있다.

① 레지스터: CPU가 사용자 요청을 처리하는 데 필요한 데이터를 임시로 저장하는 기억장치. CPU 내부에 존재하며 접근 속도 빠르다

② 캐시 메모리: CPU와 RAM 사이의 속도 차이를 해결하기 위한 기억장치. CPU 내부에 위치. 접근 속도가 레지스터 다음으로 빠르다.

③ RAM: 컴퓨터에서 프로그램을 실행할 떄 필요한 정보 저장. CPU에서 접근 속도가 하드 디스크보다 빠르고 휘발성 기억장치. 

④ 하드디스크: 사용자가 필요한 데이터와 프로그램 저장. 비휘발성.

Kernel in OS

🚀 커널은 OS의 핵심 요소로, 자원(RAM, CPU)과 사용자간의 intermediary 중개자 역할을 하여 사용자가 직접 자원에 접근할 수 있게 해주는 중요한 역할 수행. CPU 스케줄링, 메모리/입출력 관리, 파일 시스템 관리 작업 등등 진행.

 

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(1) kernel mode: 커널에서 관리하는 중요 자원에 사용자가 접근하지 못하는 mode.

(2) user mode: 커널 모드의 자원에 사용자가 접근 가능.

 

🚀 사용자 모드에서 실행된 프로세스가 자원에 접근하려면 system call을 호출해 커널에 요청 필수. system call이란 사용자 모드에서 커널 모드에 접근해 필요한 기능을 수행할 수 있게 하는 시스템 함수. 시스템 콜로 받은 요청을 처리한 후 다시 시스템 콜로 결괏값 반환. 대표적인 시스템 콜의 예로 프로세스를 생성하는 fork(), 부모 프로세스가 자식 프로세스의 수행을 기다리는 wait()