[운영체제] 1. Computer System Overview

1. Operating System

 

- 하나 이상의 프로세서의 하드웨어 리소스 이용
- 시스템 사용자에게 일련의 서비스 제공
- 보조 메모리 및 I/O 장치 관리

 

2. 컴퓨터 구성 요소(하드웨어) *

컴퓨터 기본 구성요소 4가지:  프로세스, I/O 모듈, 시스템 버스, 메인 메모리

 

1) Processor 처리기

- 중앙처리장치(CPU: central processing unit)

- 데이터 연산, 논리 연산(ALU), 제어(control unit)

- 레지스터(register)

 

2) Main Memory 주기억장치

- 저장 장치

- 휘발성(volatile): 전원이 꺼지면 내용 날라감

- 데이터와 프로그램 저장(real memory)

- 메모리 셀: 메모리 내의 개별적인 저장공간

 

3) I/O modules

- 입출력 장치들이 있는 모듈

- storage

- communication equipment 통신 장치

- terminals

 

4) System Bus 통신장치

- 프로세스, 메인 메모리, 입출력 모듈 사이 통신

- 데이터를 보내기 위해 연결해주는 장치

 

 

3. Top-Level Components 프로세스 구조

 

최상위 수준 관점에서의 프로세스

1) 레지스터

- 메모리 주소 레지스터(MAR): 다음  read/write 주소 저장

- 메모리 버퍼 레지스터(MBR): 메모리에 기록된 데이터를 포함하거나 메모리에서 읽은 데이터를 수신한다.

- I/O 주소 레지스터(I/O AR)
- I/O 버퍼 레지스터(I/O BR)

 

2) memory module

- 순차적으로 번호가 매겨진 주소로 정의된 위치
- 각 위치에는 명령 또는 데이터라는 비트 패턴이 포함되어 있다.

 

3) I/O 모듈
- 장치와 프로세서 간 데이터 교환(메모리)
- 내부에 버퍼 포함 

 

 

4. 마이크로 프로세서의 발전

 

1) Microprocessor 마이크로 프로세서

- 프로세서를 하나의 칩 안에!

- 가장 빠른 범용 프로세서

- 멀티프로세서로 발전: 하나의 칩에 코어라고 불리는 여러개의 프로세서 포함

 

2) GPU(graphical processing unit)

- 단일명령 다중데이터 처리(SIMD: single-instruction multiple data)

- 고급 그래픽 렌더링 뿐만 아니라 범용 수치처리에서도 사용

 

3) DSP(digital signal processors)

- 오디오와 비디오 같은 스트림형 시그널 처리를 위한 프로세서

 

4) SoC(system on a chip)

- CPU와 캐시 뿐만 아니라 DSP, GPU, I/O 디바이스, 주기억장치 등이 하나의 칩에 내장되어 있다.

- ex) 라즈베리파이

 

 

5. Instruction Execution

 

1) Instruction

- 프로그램은 일련의 명령으로 구성된다.
- 각 명령은 opcode, 피연산자 및 레이블로 구성된다.
- 가장 간단한 형태로 명령어 처리는 2단계로 구성된다: fetch, execution
- 메인 메모리에 들어있는 instructions을 가져와서(fetch) 실행함(execution)

fetch: 프로세서가 메모리에서 명령을 읽음
execution: 프로세서가 각 명령을 실행

 

2) Instruction Cycle

 

start -> [ Fetch -> Execute ] -> end

 

[ ] 부분 반복

6. Instruction Fetch and Execution

 

1) Fetch stage

- program counter(PC): next instruction 주소를 가지고 있음

- 가져온 명령이 명령 레지스터에 배치됨
- 프로그램 카운터는 가져올 때마다 incremente(제어문에 의해 변경됨)

 

2) Instruction Register(IR)

Fetche된 instruction이 IR로 로드된다.

 

- Processor-memory 처리기-메모리: 처리기와 메모리간 데이터 전달

- Processor-I/O: 주변장치로(또는 주변 장치로부터) 데이터 전달

- Data processing 데이터 처리: 데이터에 산술 또는 논리 연산

- Control 제어: 실행 순서의 변경

 

 

7. 가상적 기계의 특성