OS - 1. Introduction(3)

1. Operation-System Architecture

• 운영체제는  프로그램의 실행 환경을 제공하면서 프로그램과 프로그램 사용자에게 서비스를 제공한다.
• 운영체제의 가장 중요한 기능은 다중 프로그램을 할 수 있는 능력이다. -> CPU 스케줄링
• 사용자 인터페이스 (User Interface) : 거의 모든 윤영체제는 UI를 가지고 있으며 CLI(Command Line Interface), GUI(Graphics User Interface), Back Interface가 있다.
• 프로그램 실행(Program execution) : 시스템 프로그램을 메모리에 적재하여 실행할 수 있어야 한며 정상적이든 비정상이든 실행을 끝낼 수 있어야 한다.
• 입출력 연산(I/O operation) : 수행 중인 프로그램은 입출력 요구를 할 수 있으며, 이러한 입출력에는 파일, 입출력 장치가 연관될 수 있다.
• 파일 시스템 조작 (File-System manipulation) : 프로그램은 이름에 의하여 파일의 생성, 삭제, 검색, 정보 조회가 가능하야 한다.
• 통신(Communication) : 동일한 컴퓨터 혹은 네트워크로 연결된 다른 시스템의 프로세스들끼리 정보를 교환할 수 있다. 통신의 방법은 Message Passing이나 Shared Memory 등이 있다.
• 오류 탐지(Error detection) : 운영체제는 발생 가능한 모든 오류를 의식하고 있어야 한다.
• 자원 할당(Resource allocation) : 다수의 사용자, 다수의 작업들이 동시에 시행될 때 그 동작들이게 자원을 적절하게 할당한다.
• 회계(Accounting) : 사용자들이 어떤 종류의 자원을 얼마나 많이 쓰고 있나 관리하고 기록, 통계를 낼 수 있다. 
• 보호와 보안 (Protection and Security) : 전체 시스템의 자원에 대한 모든권한이 통제되는것을 보호라고 하고 비밀번호를 기반으로 접근 권한을 인증하는 것을 보안이라 한다.

2. Dual-mode operation(이중 연산모드)

• OS의 적절한 동작을 보장하기 위해, 운영체제 코드의 실행과 사용자 정의 코드의 실행을 구분할 수 있어야 한다.
• OS는 모드 비트라 불리는 하나의 비트로 사용자 모드와 커널 모드로 나뉜다.

• 시스템 부트 시, 하드웨어는 커널 모드에서 시작한다. 이후 운영체제가 적재되고, 사용자 모드에서 사용자 프로세스가 시작된다.
• 트랩이나 인터럽트가 발생 시, 사용자 모드에서 커널 모드로 전환한다.

 

3. Timer

• 사용자 프로그램의 무한 루프나 시스템 콜의 실패로 인한 제어가 운영체제로 복귀하지 않았을 경우OS가 CPU에 대한 제어를 보장하기 위해 Timer를 사용할 수 있다.
• 타이머는 지정된 시간 후 인터럽트가 발생되도록 설정할 수 있다.
• User에게 CPU제어를 양도하기 전 운영체제는 타이머가 인터럽트를 할 수 있도록 설정되었는지 확인한다.

 

4. Process Management

• 프로그램은 디스크에에 저장된 파일의 내용과 같은 수동적 개체이다.
• 프로세스는 프로그램 카운터를 가진 능동적인 개체이다.
• 운영체제는 다음과 같은 활동에 대해 책임진다.
1. CPU에 프로세스와 스레드를 스케줄하기
2. 사용자 프로세스와 시스템 프로세스의 생성과 제거
3. 프로세스의 일시 중지와 재수행
4. 프로세스 동기화를 위한 기법 제공
5. 프로세스 통신을 위한 기법 제공

 

5. Memory Management

• 프로그램이 수행되기 위해서는 반드시 절대 주소로 매핑되고 메모리에 적재되어야 한다.
• OS는 어떤 프로세스들을 메모리에 적재하고 제거할 것인가를 결정해야한다.
• OS는 필요에 따라 메모리 공간을 할당하고 회수해야 한다.
• OS는 메모리의 어느 부분이 현재 사용되고 있으며 누구에 의해 사용되고 있는지를 추적해야 한다.

 

6. Storage Mangement

• 운영체제는 저장 장치의 물리적 특성을 추상화하여 논리적인 저장 단위인 파일을 정의한다.

• File-System management

1. 파일의 생성 및 제거
2. 디렉토리 생성 및 제거
3. 파일과 디렉토리를 조작하기 위한 프리미티브의 제공
4. 파일을 보조 저장 장치로 맵핑

• Mass-System management

1. 빈 공간 관리
2. 저장 장소 할당
3. 디스크 스케줄링

 

7. Caching

• 용양이 많지만 속도가 느린 저장 장치의 데이터를 용양은 적지만 속도가 빠른 상위 저장 장치에 저장하는 것

• 상위에 저장된 데이터가 변경 시 하위의 데이터도 같이 변경 되어야 한다. 이를 캐시 일관성이라고 한다.