운영체제 1 - OS, CPU, 메모리, 커널

운영체제란 ?

컴퓨터 시스템의 자원을 관리하고 사용자가 컴퓨터를 사용할 수 있는 환경을 제공하는 역할을 수행한다.

 

운영체제의 목적

• 처리 능력 향상 : 자원 관리를 통해 일정 시간내에 시스템이 처리하는 일의 양을 향상.
• 반환 시간 단축 : 사용자가 시스템에 요청한 작업을 완료할 때까지 소요되는 시간을 단축시킨다.
• 사용 가능도 향상 : 시스템 자원을 얼마나 빨리 제공할 수 있는가?
• 신뢰도 향상 : 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는지를 의미한다. 입력 값에 대한 정확한 결과 값 출력

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CPU와 메모리 구조

CPU : 컴퓨터의 뇌, 프로그램 실행하는데 필요한 연산을 처리하고 수행한다.

메모리 : 주기억 장치(휘발성 메모리, RAM), 보조 기억장치(비 휘발성. SSD, HDD) 이 있다.

 

메모리 계층 구조

레지스터 -> 캐시 -> RAM -> 하드디스크 순으로 접근 속도는 느려진다.

 

• 레지스터 : CPU가 사용자 요청을 처리하는데 필요한 데이터를 임시로 저장하는 기억장치. CPU 내부에 존재
• 캐시 메모리 : CPU와 RAM사이의 속도 차이를 해결하기 위한 기억장치. CPU 내부에 존재
• RAM : 컴퓨터에서 프로그램을 실행할 때 필요한 정보를 저장한다.(휘발성)
• 하드 디스크 : 비휘발성 기억장치.

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커널과 시스템콜

커널은 OS의 핵심요소이다. 하드웨어, 프로세스의 보안, 자원관리, 하드웨어 추상화 등의 역할 수행.

자원 관리를 위해 CPU 스케줄링, 메모리 관리, 입출력 관리, 파일 시스템 관리 등을 담당한다.

 

 

커널 모드와 사용자 모드

커널에서 관리하는 중요 자원에 사용자가 쉽게 접근하지 못하도록 모드를 나눔.

커널 모드에서는 하드웨어에 직접 접근해 메모리,CPU 등의 자원을 사용할 수 있다.

사용자 모드에서는 커널 모드의 자원에 접근 할 수 없게 제한됨.