1 컴퓨터 시스템 개요

한빛미디어 운영체제 교재

CPU, GPU, 메모리, SSD, HDV, LAN

OS

운영체제 (Operating System, OS)

 

응용 프로그램 

운영체제(Operating System, OS): 하드웨어 관리

컴퓨터 시스템 자원 (HW)

 

컴퓨터 시스템 개요

컴퓨터 하드웨어

프로세서 (Processor) :계산

CPU

그래픽카드 (GPU)

응용전용 처리장치

 

메모리 (Memory) 저장

주 기억장치

보조 기억장치

 

주변장치

키보드/마우스

모니터, 프린터

네트워크, 모델 등

 

프로세서(Processor)

컴퓨터의 두뇌(중앙처리장치)

연산 수행

컴퓨터의 모든 장치의 동작 제어

 

레지스터 (Register)

프로세서 내부에 있는 메모리

프로세서가 사용할 데이터 자정

컴퓨터에서 가장 빠른 메모리

 

레지스터의 종류

용도에 따른 분류

- 전용 레지스터, 범용 레지스터

사용자가 정보 변경 가용 여부에 따른 분류

- 사용자 가시 레지스터, 사용자 불가시 레지스터

저장하는 정보의 종류에 따른 분류

- 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터

 

레지스터(Register)

사용자 가지 레지스터

데이터 레지스터: 데이터 저장

주소 레지스터: 주소 저장

 

사용자 불가시 레지스터

프로그램 카운터: 다음 명령어의 주소 보관 레지스터

명령어 레지스터: 현재 명령어 레지스터

누산기: 데이터 일시 저장 레지스터

메모리 주소 레지스터

메모리 버터 레지스터

 

프로세서의 동작

PC MAR

IR MBR

ALU

ACC DR

입출력 모듈

ALU: 산술 논리 연산장치

 

운영체제와 프로세서

프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관ㄹ

프로세스(Process) 생성 및 관리

3장

 

프로그램의 프로세서 사용 제어

프로그램의 프로세서 사용 관리

복수 프로그램 간 사용 시간 조율 등

4~5장

 

메모리(Memory)

데이터를 저장하는 장치(기억장치)

프로그램(os, 사용자sw 등),사용자 데이터 등

 

메모리의 종류

1. 레지스터 1TB

2. 캐시(CPU)

3. 메인 메모리(DRAM)

4. 보조기억장치(HDD)

 

주기억장치(Main memory)

프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장

DRAM을 주로 사용

 용량이 크고 가격이 저렴

디스크 입출력 병목현상 해소

 

Processor ↔ Main memory ↔ Disk

 

캐시(Cache)

프로세서 내부에 있는 메모리(L1, L2 캐시 등)

속도가 빠르고, 가격이 비쌈

메인 메모리의 입출력 병목현상 해소

Performance Gap

 

캐시의 동작

일반적으로 HW적으로 관리됨

캐시 히트

필요한 데이터 블록이 캐시 존재

캐시 미스

필요한 데이터 블록이 없는 경우

 

지역성 (Locality)

공간적 지역성(Spatial locality)

참조한 주소와 인접한 주소를 참조한 특성

예) 순차적 프로그램 수행

 

시간적 지역성(Temporal locality)

한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성

예) For 문 등의 순환 문

 

지역성은 캐시 적중률과 밀접

알고리즘 성능 향상 위한 중요한 요소 중 하나

 

이차원배열 더해서 X에 넣는 프로그램 

이중 for문

for i

for j

x = x + a[i][j] //A

 

x = x + a[j][i] // B

 

10~100배

 

보조기억장치

(Auxiliary memory/ secondary memory/ storage)

프로그램과 데이터를 저장

프로세서가 직접 전근할 수 없음(주변장치)

주기억장치를 거쳐서 접근

(프로그램/데이터 > 주기억장치) 인 경우는?

가상메모리

용양이 크고, 가격이 저렴

 

메모리와 운영체제

메모리 할당 및 관리

프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수

할당된 메모리 관리

7장

 

가상 메모리 관리

가상메모리 생성 및 관리

논리주소 물리주소 변환→

8장

 

시스템 버스

하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고받는 물리적인 통로

데이터 버스: 데이터 타는 버스

주소 버스: 주소 타는 버스

제어 버스: 제어 신호 타는 버스

 

1. PC  →MAR

2. Memory →MBR

    PC + 1 → PC

3. MBR → IR

 

주변 장치

프로세서와 메모리를 제외 하드웨어들

입력장치

출력장치

저장장치

 

주변장치와 운영체제

장치드라이버 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

9~10장