커널, 부팅, 명령어, 프로그램

커널

• 운영체제의 핵심 기능을 모아 놓은 것

핵심 기능	설명
프로세스 관리	CPU 배분, 작업에 필요한 제반 환경 제공
메모리 관리	작업 공간을 배치, 가상 공간 제공
파일 시스템 관리	데이터 저장 및 접근할 수 있는 인터페이스 제공
입출력 관리	필요한 입출력 서비스 제공
프로세스 간 통신 관리	공동 작업을 위한 통신 환경 제공

*_제반: 어떤 것과 관련된 모든 것

사용자

• GUI Graphical User Interface
  • 사용자가 창, 아이콘, 메뉴와 같은 그래픽 요소를 사용하여 시스템과 상호작용
  • 키보드 + 마우스 사용 가능
• CLI Command Line Interface
  • 글자의 입출력을 통해 사용자와 컴퓨터 간 소통하는 방식
  • 키보드 + 명령어 사용 가능

프로그램(애플리케이션)

• System Call을 활용한 접근
  • System Call : 운영체제의 커널이 제공하는 서비스에 대해, 응용 프로그램의 요청에 따라 커널에 접근하기 위한 인터페이스

하드웨어

• 드라이버 설치로 접근

구조

단일 구조 운영체제

• 운영체제의 모든 기능을 커널과 동일한 메모리 공간에 적재를 한 뒤 System Call을 통해서 사용할 수 있다.

계층 구조 운영체제

• 비슷한 기능을 수행하는 요소를 그룹화하여 계층적으로 구성한다.
• 실제로 프로세스의 요청을 수행할 때 0계층부터 5계층까지 거쳐야 한다.
• 각 계층은 인접한 계층과 상호작용하고 하위 계층만 서비스한다.

마이크로 커널 구조 운영체제

• 계층형 구조의 문제로 인해 나타난 구조
• 프로세스 관리, 메모리 관리, 프로세스 간 통신 관리 등 반드시 커널에 있어야 하는 기능만 모듈로 남아있는 구조

부팅

전원 버튼
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BIOS(Basic Input Output System)
⦁ CPU가 ROM에 있는 BIOS 데이터를 읽어옴
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POST(Power on self test)
⦁ BIOS는 POST를 진행하여 하드웨어(주변장치) 상태 점검
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부트스트랩(Bootstrap)
⦁ POST에 이상이 없으면 BIOS는 부트스트랩을 실행시켜 부팅 정보를 메모리로 읽어옴
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부트로더(Bootloader): 운영체제(Boot)를 메모리로 읽어오는 역할(loader)
⦁ 부트로더는 OS 선택 후 디스크에 OS를 올려서 실행

명령어

⦁ 입력장치로 컴퓨터에 유입되는 정보: 데이터
⦁ 실행할 동작을 명시하는 문장: 명령어
⦁ 명령어의 모임: 프로그램

• 프로그램은 컴파일러 등으로 기계 명령어로 변환해야 컴퓨터가 이해할 수 있음

명령어 구조

• 연산 부호 (OP-code): 프로세서가 실행할 동작인 연산을 지정
• 피연산자(operand): 연산할 데이터 정보의 위치 저장

I + OP-code + 피연산자의 주소

• 직접주소 지정 방법 0: OP-code + 피연산자가 저장된 곳
• 간접주소 지정 방법 1: OP-code + 피연산자가 저장된 위치가 적혀있는 곳의 주소

명령어 사이클

명령어 인출

• PC → MAR: PC값 MAR로 전달
• Memory[MAR] → MBR: MAR 내용의 명령어 인출 → MBR로 저장
• PC + 1 → PC: PC + 1 하기
• MBR → IR: MBR 내용 IR로 전달

피연산자 인출

• IR 내용 확인: 간접, 직접 확인

명령어 실행

• 명령어에 따라 실행

프로그램

• 프로그램: 명령어의 집합체
• 프로세스: 실행 중인 프로그램
  • 구조: 코드, 데이터, 스택, 힙

컴파일 과정

코딩
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컴파일 : 전처리기 → 컴파일러 → 어셈블러 → 링커
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실행