[컴퓨터 운영체제] System Structure & Program Execution 1

Enini·2022년 5월 19일
0

컴퓨터 운영체제

목록 보기
3/4
post-thumbnail

1. 컴퓨터 시스템 구조(하드웨어)


cpu와 memory로 구성된 것을 보통 컴퓨터라고 한다. Memory는 CPU의 작업 공간이다.
I/O device(input/output) - input(키보드, 마우스)는 i/o device의 데이터가 컴퓨터로 들어가는 것을 말하고 데이터를 받아서 처리를 한 결과를 다시 device로 내보내는 것을 output(프린터, 모니터)이라고 한다.
하드디스크는 보조기억장치로 이야기 하지만 i/o device라고 보기도 한다. 메모리로 읽어들이기도 하고(input) 처리 결과를 디스크에 파일 시스템에 저장하기도 한다.(output)

local buffer - 작업 공간
registers - memory보다 더 빠르면서 정보를 저장할 수 있는 작은 공간
mode bit - cpu에서 사용하는 것이 운영체제인지 사용자 프로그램인지 구분해주는 것
interrput line - cpu는 메모리가 주는 정보만 확인하는데 키보드나 마우스가 말하는 것을 cpu가 알아챌 수 있게 interrput line이 존재

1. Mode bit

(1) 사용자 프로그램의 잘못된 수행으로 다른 프로그램 및 운영체제에 피해가 가지 않도록 하기 위한 보조 장치 필요
(2) Mode bit을 통해 하드웨어적으로 두 가지 모드의 operation 지원
1 사용자 모드 : 사용자 프로그램 수행
0 모니터 모드 : OS 코드 수행

  • 보안을 해칠 수 있는 중요한 명령어는 모니터 모드에서만 수행 가능한 '특권명령'으로 규정
  • Interrupt나 Exception 발생 시 하드웨어가 mode bit을 0으로 바꿈
  • 사용자 프로그램에게 CPU를 넘기기 전에 mode bit을 1로 셋팅

모니터 모드
(= 커널 모드, 시스템 모드)

2. Timer

(1) 타이머

  • 정해진 시간이 흐른 뒤 운영체제엑 제어권이 넘어가도록 인터럽트를 발생시킴
  • 타이머는 매 클릭 틱 대마다 1씩 감소
  • 타이머 값이 0이 되면 타이머 인터럽트 발생
  • CPU를 특정 프로그램이 독점하는 것으로부터 보호

(2) 타이머는 time sharing을 구현하기 위해 널리 이용됨
(3) 타이머는 현재 시간을 계산하기 위해서도 사용

3. Device Controller

(1) I/O device controller

  • 해당 I/O 장치유형을 관리하는 일종의 작은 CPU
  • 제어 정보를 위해 control register, status register를 가짐
  • local buffer를 가짐 (일종의 data register)
    (2) I/O는 실제 device와 local buffer 사이에서 일어남
    (3) Device controller는 I/O가 끝났을 경우 interrupt로 CPU에 그 사실을 알림

device driver(장치구동기) : OS 코드 중 각 장치별 처리루틴 -> software
device controller(장치제어기) : 각 장치를 통제하는 일종의 작은 CPU -> hardware

4. 인터럽트(Interrupt)

(1) 인터럽트

  • 인터럽트 당한 시점의 레지스터와 program counter를 save한 후 CPU의 제어를 인터럽트 처리 루틴에 넘긴다.
    (2) Interrupt(넓은 의미)
  • Interrupt(하드웨어 인터럽트): 하드웨어가 발생시킨 인터럽트
  • Trap(소프트웨어 인터럽트)
    • Exception: 프로그램이 오류를 범한 경우
    • System call: 프로그램이 커널 함수를 호출하는 경우

(3) 인터럽트 관련 용어

  • 인터럽트 벡터
    • 해당 인터럽트의 처리 루틴 주소를 가지고 있음
  • 인터럽트 처리 루틴
    (=Interrupt Service Routine. 인터럽트 핸들러)
    • 해당 인터럽트를 처리하는 커널 함수

5. 입출력(I/O)의 수행

(1) 모든 입출력 명령은 특권 명령
(2) 사용자 프로그램은 어떻게 I/O를 하는가?

  • 시스템콜(system call) : 사용자 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출하는 것
    • 사용자 프로그램은 운영체제에게 I/O 요청
  • trap을 사용하여 인터럽트 벡터가 가리키는 인터럽트 서비스 루틴으로 이동
  • 올바른 I/O 요청인지 확인 후 I/O 수행
  • I/O 완료 시 제어권을 시스템콜 다음 명령으로 옮김
profile
안녕하세요! 만나서 반갑습니다!

0개의 댓글