1강 운영체제 개요

1강

 

운영체제가 뭐길래?

 

정보란건 뭘까?

• 정보의 최소 단위 : bit(Binary digit)
• 정보의 처리 : 정보의 상태 변환(0에서 1로, 1에서 0으로)
• 부울 대수(Boolean Algebra) : NOT, AND, OR
• 논리 게이트 : NOT, AND, OR, XOR, NAND, NOR
• 논리 회로 : IC, LCI, VLCI, ULCI, SoC

 

• 정보의 저장과 전송 : 플립-플롭, 데이터 버스, RF
• 무어의 법칙
• 황의 법칙

그래서, 컴퓨터가 정보를 어떻게 처리하죠?

• 덧셈은 ? 반가산기, 전가산기
• 뺄셈은 ? 2의 보수 표현법
• 곱셈과 나눗셈은 ? 덧셈과 뺄셈의 반복 → 단일 회로로 구현 가능
• 실수 연산은 ? 부동 소수점 표현법, 별도의 회로로 구성하면 GPU?
• 함수는 ? GOTO

 

그럼, 컴퓨터는 만능인걸까?

범용성 : Universality

• NOT, AND, OR 게이트만으로 모든 계산 가능
• NAND 게이트만으로 모든 계산 가능
• 범용 컴퓨터 : general-purpose computer
• 특정 기능을 가지면 calculator, 다 할 수 있으면 computer

 

계산가능성 : Computability

• Turing-computable : 튜링 머신으로 계산 가능한 것.
• 정지 문제 : Halting Problem : 튜링 머신으로 풀 수 없는 문제.

 

컴퓨터의 할아버지

• Alan Turing - Turing Machine

컴퓨터의 아버지

• John von neumann -ISA : Istruction Set Architecture

 

• 튜링머신 여러개를 가지고 유니버셜 튜링 머신을 만들 수 있다.

• Head, Tape, Turing Machines : Universal Turing Machine
• CPU, RAM, Application Programs : Operating System

 

튜링 머신의 구조

 

• 테이프 (메모리) : 기호 정보를 저장할 수 있는 셀이 연결된 정보 저장 장치
• 헤드 (CPU) : 셀을 읽고 쓰거나 죄우로 이동할 수 있는 제어 장치
• 알파벳 집합 (모든 정보)
• 상태 집합 : 투링 머신이 가질 수 있는 모든 상태를 담고 있음
• 명령 테이블 : 현재 상태와 기호에 따라 해야 할 일을 지정하는 명령 목록

 

폰 노이만이 왜 컴버지인가 ?

• 내장형 프로그램 방식을 처음 제안한게 폰 노이만.
• 메모리에 프로그램을 저장하는 컴퓨터

• CPU는 램에 있는 명령어들을 하나씩 fetch해와서 execute함 폰 노이만 아키텍처(ISA)

 

프로그램은 뭘까 ?

• 명령어들의 집합.
• movl $3, -12(%rbp)
• rbp = 베이스 포인터 레지스터
• movl -12(%rbp), %edx

 

운영체제도 프로그램일까?

• 컴퓨터에서 항상 실행중인 프로그램
• 시스템 서비스를 응용 프로그램에게 제공
• H/W와 App 사이에서 인터페이스 역할
• 프로세스를 관리하고 파일, 프린터, IO 같은 리소스를 관리하고, 마우스 키보드와 같은 interface를 관리

 

운영체제는 뭘 할까 ?

• 사용자는 각각의 응용 프로그램을 통해서 OS와 통신을 진행
• OS가 사용자에게 서비스를 제공
• 커널이 운영체제의 핵심을 담당함

 

 

Bootstrap은 컴퓨터의 전원이 들어왔을 때, OS를 메모리에 올리는 역할을 함

 

키보드를 눌렀을때 CPU가 알아야함 . 그 방법을 Interrupt라고 함.

IO 시그널을 시스템 버스를 통해서 전송해줌

 

Instructions Set(명령어 집합)

명령어를 메모리에 올리고. 메모리에 올라간 내용을 fetch 해서 CPU로 가져간 후 execute

 

저장장치는 여러개의 hierarchy로 구성

directed memory access Interrupt ?

 

컴퓨터 시스템 컴포넌트

• CPU
• Processor
• Core
• Multicore
• Multiprocessor

 

Symmetric multiprocessing (SMP) : CPU가 하나가 아니라 멀티라는 것

 

멀티 프로그래밍

• 한번에 하나 이상의 프로그램이 돌고 있는 것.

• OS한테 서비스를 요청하는 것 = System call
• 커널에서 System call을 처리하고 user mode로 되돌려 줌
• 위처럼 나누어져 있기 때문에 보안적인 측면을 챙길 수 있음