[TOC]
컴퓨터 구조와 원리
폰 노이만 구조
- 메모리에서
- 명령을 인출해서
- 명령 레지스터에 담고,
- 명령을 해독하여,
- 피연산자를 인출하고,
- 이를 내부 레지스터에 저장한다.
컴퓨터 시스템의 구성
- 부트스트랩(=펌웨어)
- ROM, EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등의 읽기 전용 메모리에서 OS의 커널을 찾아 메모리에 적재한다.
- Interrupt
- HW : System bus -> 인터럽트 서비스 루틴 실행
- SW : syscall
- I/O 구조 : 인터럽트 이용하여 디바이스 드라이버에 통보, 입력 완료되면 데이터 또는 데이터포인터를 반환한다.
컴퓨터 시스템 구조
- 단일 처리기 시스템(Single Processor Systems)
- 다중 처리기 시스템(Multi-processor Systems) = 병렬 시스템 = 멀티코어시스템
- 장점 : (1) 처리량 증가 (2) 비용 절약 (여러 대의 컴퓨터와 달리 여러 개의 처리기는 주변 장치 등을 공유한다) (3) 장애 대응 (1개 고장난다고해서 멈추지 않음)
- 태스크 처리 방식
- 비대칭적 다중 처리 : 주 처리기가 작업 스케쥴 후 분배
- 대칭적 다중 처리(SMP;Symmetric Multiprocessing) -> 대부분 이거
운영체제 연산
연산모드
- 사용자모드 (mode bit = 1)
- 커널모드 (mode bit = 0)
프로세스 관리
프로그램과 프로세스
- 프로그램 : 명령어 집합
-> 프로그램의 실행파일을 메모리에 적재
- 프로세스 : PC(Program Counter) 등을 지니는 능동적인 개념
운영체제가 제공하는 메모리의 구조
- 스택 : 매개변수, 복귀주소, 로컬변수 등 임시적인 자료가 들어간다. 컴파일 타임에 크기가 결정된다.
- 힙 : 사용자의 동적할당변수가 들어간다. 런타임에 크기가 결정된다.
왜 스택은 큰 주소에서부터 낮은 주소 값으로 할당될까?
- 스택 영역 뒤에 커널 영역이 있음. 스택 영역이 초과되는 크기를 저장한 후 커널 영역에 침범하는 버퍼오버플로우 방지하기 위함.
힙 영역으로 스택 영역이 넘어가거나, 힙 영역이 스택 영역으로 넘어가면 어떻게 될까?
- overflow 발생. 이를 방지하기 위해 시스템 차원에서 힙 영역, 스택 영역을 넘어가는 지점을 레지스터든가에 받아두고, 다음 데이터 할당이 영역을 넘어가면 overflow를 발생시키는 것으로 알고있습니다.
프로세스 전이맵(Process State Diagram)
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PCB (Process Control Block)
- Process State : new, ready, running, waiting, halted 등이 담겨있습니다.
- Program Counter : 다음에 실행할 명령어의 주소
- 레지스터 : CPU 레지스터들
- Memory Limits : 넘으면 인터럽트 발생!
- list of open files : 할당된 i/o 장치들 등등이 있습니다.
- 그외 : CPU-스케줄링 정보, 메모리 관리정보(base register, limit register, page table, segment table 등), 각 스레드 정보 등
프로세스가 바뀔 때 PCB도 같이 바뀌는 과정
- p0의 system call 호출 혹은 인터럽트
- pcb0에 p0의 상태 저장
- pcb1로부터 p1의 상태 적재
- p1 실행
- p1의 system call 호출 혹은 인터럽트
- pcb1에 p1의 상태 저장
- pcb0으로부터 p0의 상태 적재
프로세스 스케쥴링
시분할 : 사용자 상호작용이 가능하도록 CPU가 여러 프로세스를 빈번하게 교체한다.
Job Queue로 스케쥴링 함.
- 링크드리스트 형태
- 주 메모리에 Job Queue가 들어가있음
큐잉 도표
스케쥴러의 종류
- 장기스케쥴러(Job Scheduler) : 대용량 메모리(디스크)에서 꺼내서 레디 큐에 넣어준다.