목차
- 컴퓨터 하드웨어
1-1. 프로세서
1-2. 메모리
1-3. 시스템 버스
1-4. 주변장치
1. 컴퓨터 하드웨어
컴퓨터는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나뉜다. 운영체제는 컴퓨터의 하드웨어를 관리하는 소프트웨어이다. 그러므로, 운영체제를 이해하기에 앞서서 우선적으로 하드웨어를 살펴보자.
컴퓨터 하드웨어는 크게 프로세서, 메모리, 주변장치로 나뉘고, 이들을 시스템 버스로 연결한다.
1-1. 프로세서
- 프로세서란?
- 연산 수행
- 컴퓨터 모든 장치의 동작을 제어
- 제어장치, 연산장치, 레지스터로 구성
- 레지스터
- 프로세서 내부에 있는 메모리
- 프로세서가 사용할 데이터를 저장
- 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리
- 레지스터의 분류
- 용도에 따른 분류
: 전용 레지스터, 범용 레지스터
- 사용자가 정보를 변경 가능한지 여부에 따른 분류
: 사용자 가시 레지스터, 사용자 불가시 레지스터
- 저장하는 정보 종류에 따른 분류
: 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터
< 사용자 가시 레지스터 >
< 사용자 불가시 레지스터 >
- 프로세서의 동작
- 운영체제가 프로세서에 하는 역할
- 프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관리
- 프로세서 생성 및 관리 - 프로그램의 프로세서 사용 제어
- 프로그램의 프로세서 사용 시간 관리
- 복수 프로그램 간 사용 시간 조율
1-2. 메모리
- 메모리란?
프로그램이나 사용자 데이터와 같은 데이터들을 저장하는 장치
- 메모리의 종류
- 메인 메모리
- 프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장
- 용량이 크고 가격이 저렴한 DRAM을 주로 사용
- 디스크 입출력 병목 현상 해소
CPU 속도의 발전 속도를 디크스 속도 발전이 따라가지 못하여서 그 갭을 메인 메모리를 이용하여 채워주는 방식을 이용한다.
- 캐시
- 프로세서 내부에 있는 메모리
- 속도가 빠르고 가격이 비싸다
- 메인 메모리의 입출력 병목 현상 해소
위의 경우와 비슷하게 CPU와 메인 메모리의 발전 속도도 차이가 나서 그 갭을 캐시를 이용하여 채워준다.
- 캐시의 동작
캐시의 성능은 작은 용량의 캐시에 프로세서가 이후 참조할 정보가 얼마나 들어 있느냐로 좌우된다.
- 캐시 히트 : 프로세서가 참조하려는 정보가 있을 경우
- 캐시 미스 : 프로세서가 참조하려는 정보가 없을 경우
이 때, 캐시 히트의 확률과 굉장히 밀접한 요소가 있는데, 지역성이라는 것이다.
- 공간적 지역성 : 대부분의 프로그램은 참조한 주소와 인접한 주소의 내용을 다시 참조한다.
- 시간적 지역성 : 한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조한다. ex) for 등의 순환문
- 보조기억장치
- 프로그램과 데이터를 저장
- 프로세서가 직접 접근할 수 없으므로 메인 메모리를 거쳐서 접근함
- 용량이 크고 가격이 저렴함
- 운영체제가 메모리에 하는 역할
- 메모리 할당 및 관리
- 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수
- 할당된 메모리 관리 - 가상 메모리 관리
- 가상 메모리 생성 및 관리
- 논리 주소 -> 물리 주소 변환
1-3. 시스템 버스
시스템 버스는 하드웨어를 물리적으로 연결하여 서로 데이터를 주고 받을 수 있게 하는 통로이다.
- 시스템 버스의 분류
기능에 따라 데이터 버스, 주소 버스, 제어 버스로 구분한다.
- 시스템 버스의 동작
1-4. 주변장치
프로세서와 메모리를 제외한 하드웨어들을 의미한다.
- 입력장치 : 키보드, 마우스 등
- 출력장치 : 모니터, 프린터, 스피커 등
- 저장장치 : USB, CD 등
- 운영체제가 주변장치에 하는 역할
- 장치 드라이버 관리
- 주변 장치 사용을 위한 인터페이스 제공 - 인터럽트 처리
- 주변 장치의 요청 처리 - 파일 및 디스크 관리
- 파일 생성 및 삭제
- 디스크 공간 관리