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OS의 하드웨어 관리

• 하드웨어
• 프로세서 : 계산
• 동작 제어
• 단기 기억
• CPU
• 레지스터 + 연산장치 + 제어장치
• 프로세서의 관리도 운영체제의 역할 중 하나임.
• 프로세서에도 메모리가 존재하는 데 단기 기억으로 가장 빠름.
• 메모리 : 저장



• 예) 캐시 : CPU, 메인 메모리(주 기억 장치) : DRAM, 보조기억장치 : HDD, 메모리 카드
• 메인 메모리는 디스크 입출력 병목 현상(I/O bottleneck) 해소.



• 캐시는 메인 메모리의 입출력 병목현상을 해소함.
• 캐시는 일반적으로 하드웨어에서 관리 됨. 필요한 데이터 블록이 캐시에 존재하는 것을 cache hit, 필요한 데이터 블록이 없는 경우를 cache miss라 함.
• 지역성은 캐시 적중률과 밀접함. 여기서 지역성은 공간적 지역성 (참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성), 시간적 지역성 (한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성)을 말함.

for(let i = 0; i < n; i++) {
	for(let j = 0; j < m; j++) {
		// A) arr[i][j] or B) arr[j][i]
	}
}

A의 경우 지역성으로 인해 캐시 적중이 계속 일어나지만
B의 경우 캐시 miss가 일어남.

• 주변 장치 : 그 외 장치 드라이버 관리, 인터럽트 처리, 파일 및 디스크 관리
• 키보드를 쳤을 때 OS에 알려주는 역할을 하는 인터럽트가 있음.

• 시스템 버스
• 하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적인 통로.
• 프로세서, 메인 메모리, 주변 장치가 시스템 버스로 커뮤니케이션 하는 형태.

운영체제의 역할

• User Interface (편리성)
• CUI (Character user interface)
• GUI (Graphical user interface)
• EUCI (End-User comfortable interface)

• Resource Management (효율성)
• HW resource (processor, memory, I/O devices etc)
• SW reource (file, application, message, signal etc)

• Process and Thread management

• System manangement (시스템 보호)

운영체제의 구분

• 동시 사용자 수
• single-user system (대부분 일반 컴퓨터)
• multi-user system

• 동시 실행 프로세스 수
• single-tasking system
• multi-tasking system (멀티 프로그래밍 시스템)

• 작업 수행 방식 (사용자가 느끼는 사용 환경)
• 예전엔 순차 처리로 진행.
• Batch processing system
• Time-sharing system (시분할 시스템)
• OS가 파일 시스템 및 가상 메모리 관리 시작점.
• 사용자 지향적, 단말기 사용.
• 단점 ) 통신 비용 증가, 보안 문제, 동시 사용자 수가 많아질수록 시스템 부하가 일어나 느려짐. 개인 사용자 체감 속도 저하.
• Distributed procssing system (personal computing, parallel procssing system)
• 신뢰성 향상, cpu가 여러 개 이기에 그 중 하나가 고장나도 성능은 느려질 수 있지만 멈추진 않음.
• Real-time system
• 작업 처리에 제한 시간을 갖는 시스템
• 작업의 종류로는 Hard real-time task(ex. 발전소 제어, 무기 제어), Soft real-time task(ex. 동영상 재상) 이 있음.

운영체제의 구조

• 커널
• OS의 핵심 부분 (메모리 상주)
• 가장 빈번하게 사용되는 기능들 담당, 시스템 관리 등

• 쉘
• 사용자 인터페이스 제공
• 사용자의 명령을 입력받아 처리한 후 결과를 출력

• 유틸리티
• 비상주 프로그램
• UI, 문서 편집 도구 등
 

• 단일 구조

• 계층 구조

• 마이크로 커널 구조

운영체제의 기능

• 메인 기능은 리소스 관리.

• 리소스에는 하드웨어와 소프트웨어가 있음.

• 여기서 프로세스 관리만 조금 더 언급하자면
• 실행을 위해 시스템(커널)에 등록된 작업.
• 시스템 성능 향상을 위해 커너렝서 관리.
• job이 메모리에 할당을 받으면 프로세스가 됨.
• 한마디로 실행 중인 프로그램을 말함.