Introduction and O/S Structures

Intro

• OS는 컴퓨터 시스템이 작동하는 소프트웨어

  • 컴퓨터에서 프로그램이 돌아가는 것
  • 애플케이션 프로그램이 돌아가도록 서비스 제공
  • 자원, 전처리, 유저의 간섭을 관리

• Computer는 정보를 처리하는 기계

• Information는 불확실성을 측정하여 정량적 표현

• 정보처리 방식

  • 정보의 최소 단위: bit

  • 정보의 처리: 정보의 상태 변환(0->1, 1->0)

  • 부울 대수: 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

  • 덧셈: 반가산기, 전가신기

  • 뺄셈: 2의 보수 표현법

  • 곱셈과 나눗셈: 덧셈과 뺄셈의 반복

  • 실수 연산: 부동 소수점 표현법

• 특징

  • 범용성(universality)

    • NOT, AND, OR게이트만으로 모든 계산
    • NAND게이트만으로 모든 계산
    • 범용 컴퓨터: general-purpose computer

  • 계산가능성(computability)

    • Turing-computable: 튜링 머신으로 계산 가능
    • 정지 문제: 튜링 머신으로 풀 수 없는 문제

• 프로그램: 명령어들의 집합

task를 수행하기 위한 컴퓨터 하드웨어

OS do

1. OS의 4가지 구성요소

   • Hardware, operating system, application programs, a user

2. OS 정의

• OS의 정의를 크게 받지 않는다.

• 흔한 정의

  • Kernel: 컴퓨터 안에 프로그램이 돌아가는 것

• 프로그램의 유형

  • system programs
  • application programs
  
  

3. 현대 컴퓨터 시스템

• CPUs 한 개 이상

• bus를 통해 장치 연결

  

  
  

Computer System Organization

1. boostrap program

전원을 키고 os를 동작

2. Interrupts

하드웨어가 시간별로 간섭하여 CPU와 System bus에서 신호를 보냄

3. von Neumann architecture

• A typical instruction-execution cycle

  • 메모리로부터 첫 fetches가 지시됨
  • 지시 저장

• The instruction is then decoded

  • 메모리로부터 operands유발함
  • internal register 저장

• After the insturction on the operands

  • 종결
  • 결과는 메모리 뒤에 저장됨

4. Storage systems

• storage capacity

• access time

Computer System Architecture

1. Definitions of Computer System Components

• CPU: 하드웨어, 지시

• Processor: 물리칩에는 CPUs가 하나 이상 있다.

• Core: CPU의 back computation

• Multicore: 같은 CPU에 여러 computing core가 있다

• Multiprocessor: 멀티 프로세서들이 추가

2. Symmetric multiprocessing(SMP)

• 흔한 멀티프로세서 시스템

  • CPU프로세서가 모든 task 수행한다.

• Asymmetric multiprocessing

  • 각 프로세서는 specific task이다.

3. Multi-core design

• 같은 프로세서 칩에 several cores있음

Operating Sytem Operations

1. Multiprogramming

• 한 타임에 하나의 프로그램이 실행

• 메모리안에서 여러가지 프로세스가 즉각적으로 유지

• CPU utilization증가

2. Multitasking(=Multiprocessing)

• 멀티프로그래밍의 논리적 확장

  • CPU는 작업을 돌림
  • 유저들은 각 작업들과 상관이 있음

• CPU 스케쥴링

  • same time, 몇 과정들이 run하기 실행한다.
  • 시스템은 다음에 할 process를 고른다.

3. Two seoarate model of operations:

• user mode and kernel mode

• 부정확한 프로그램 봅증

  • 부정확한 다른 프로그램 추출X

Virtualization

1. Virtualization

• 한 컴퓨터의 하드웨어 abstract

• 다른 실행 조건

• VMM(Virtual Machine Manager)

  • EX: VMwware, XEN, WSL, and so on.

Computing Environments

• Tranditional Computing

• Mobile Computing

• Client-Server Computing

• Peer to Peer Computing

• Cloud Computing

• Real Time Embedded Systems

Operating System Services

1. Execution environments

• User interface

• Program execution

• I/O operation

• File-system manipulation

• Communications

• Error detection

• Resource allocation

• Logging

• Protection and security

User and Operating-System Interface

1. Three fundamental ways in OS

• CLI: interface and interpreter 명령

  • ex: shells: sh, bash, csh, tcsh, zsh, etc.

• GUI: graphical user interface

  • ex: Windows, Aqua for MacOS, KDE/GNOME for Linux

• Touch-Screen Interface

  • ex: Android UI, iPhone UI, etc.

System Calls

1. System calls

• OS로 가능한 서비스를 만든다.

• API: Application Programming Interface

2. 사진으로 이해하는 System calls 동작

3. Examples of Windows and UNIX system calls:

4. The standard C library

• system-call interface부분 제공