[운영체제] Computer System Overview

컴퓨터 하드웨어

• 프로세서
  • cpu
  • gpu
  • 응용 전용 처리장치 등
• 메모리
  • 주 기억장치
  • 보조기억장치
• 주변장치
  • 키보드/마우스
  • 모니터, 프린터
  • 네트워크 모뎀 등

프로세서(Processor)

• 컴퓨터의 두뇌(중앙처리장치)
  • 연산 수행
  • 컴퓨터의 모든 장치의 동작 제어

레지스터 (Register)

• 프로세서 내부에 있는 메모리
  • 프로세서가 사용할 데이터 저장
  • 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리
• 레지스터의 종류
  • 용도에 따른 분류
    • 전용 레지스터, 범용레지스터
  • 사용자가 정보 변경 가능 여부에 따른 분류
    • 사용자 가시 레지스터, 사용자 불가시 레지스터
  • 저장하는 정보의 종류에 따른 분류
    • 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터

운영체제와 프로세서의 관계

• 프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관리
• 프로그램의 프로세서 사용 제어

메모리

• 데이터를 저장하는 장치 (기억장치)
  • 프로그램, 사용자 데이터 등
• 메모리의 종류
  • 레지스터
  • 캐시
  • 메인 메모리
  • 보조기억장치

메모리의 종류

주 기억장치

• 프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장
• DRAM을 주로 사용
• 디스크 입출력 병목현상 해소

캐시

• 프로세서 내부에 있는 메모리(L1,L2, 캐시 등)
  • 속도가 빠르고 가격이 비쌈
• 메인 메모리의 입출력 병목현상 해소

캐시의 동작

일반적으로 HW적으로 관리 됨

• 캐시 히트
  • 필요한 데이터 블록이 캐시에 존재
• 캐시 미스
  • 펠요한 데이터 블록이 없는 경우

지역성(Locality)

• 공간적 지역성 (Spatial locality)
  • 참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성
• 시간적 지역성 (Temporal locality)]
  • 한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성
• 지역성은 캐시 적중률(cache hit ratio)와 밀접하다.
  • 알고리즘 성능 향상을 위한 중요한 요소 중 하나

보조 기억장치

• 프로그램과 데이터를 저장
• 프로세서가 직접 접근할 수 없음(주변장치)
  • 주기억장치를 거쳐서 접근
  • 프로그램>주기억장치 인경우는?
    • 가상 메모리를 사용
• 용량이 크고 저렴하다.

운영체제와 메모리의 관계

• 메모리 할당 및 관리
• 가상 메모리 관리

시스템 버스

• 하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적인 통로

주변 장치

• 프로세서와 메모리를 제외한 하드웨어들

운영체제와 주변장치

• 장치드라비어 관리
  • 주변 장치 사용을 위한 인터페이스 제공
• 인터럽트 처리
  • 주변 장치의 요청 처리
• 파일 및 디스크 관리
  • 파일 생성 및 삭제
  • 디스크 공간 관리 등

 

Reference

KoreaTech, 김덕수님 강의 : https://www.youtube.com/watch?v=EdTtGv9w2sA&list=PLBrGAFAIyf5rby7QylRc6JxU5lzQ9c4tN