OS란？

컴퓨터 시스템을 효율적으로 관리하고 사용자에게 서비스를 제공하는 소프트웨어

🖥 컴퓨터 하드웨어

프로세서(Processor) : 계산

• CPU
• 그래픽카드(GPU)
• 응용 전용 처리장치 등

메모리 (Memory) : 저장

• 주기억장치
• 보조 기억장치 등

주변장치

• 키보드 / 마우스
• 모니터, 프린터
• 네트워크 모뎀 등

🧠 프로세서(Processor)

컴퓨터의 두뇌(중앙 처리장치)

• 연산 수행
• 컴퓨터의 모든 장치의 동작 제어

🧑‍💻 레지스터 (Register)

프로세서 내부에 있는 메모리

• 프로세서가 사용할 데이터 저장
• 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리

레지스터의 종류

• 용도에 따른 분류 : 전용 레지스터, 범용 레지스터
• 사용자가 정보 변경 가능 여부에 다른 분류 : 사용자 가시 레지스터 , 사용자 불가시 레지스터
• 저장하는 정보의 종류에 따른 분류 : 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터

운영체제와 프로세서

• 프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관리 : 프로세스 생성 및 관리
• 프로그램의 프로세서 사용 제어 : 프로그램의 프로세서 사용 시간 관리, 복수 프로그램간 사용 시간 조율 등

💽 메모리(Memory)

데이터를 저장하는 장치(기억 장치)

• 프로그램(OS,사용자SW 등), 사용자 데이터 등

메모리의 종류

• 레지스터 용량⬇️,속도/가격⬆️
• 캐시
• 메인메모리
• 보조 기억 장치 용량⬆️,속도/가격⬇️

🐏 주기억장치(Main memory)

• 프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장
• DRAM을 주로 사용 : 용량이 크고, 가격이 저렴
• 디스크 입출력 병목현상 (I/O bottleneck) 해소

💰 캐시(Cache)

• 프로세서 내부에 있는 메모리(L1,L2 캐시 등) : 속도가 빠르고 가격이 비쌈
• 메인 메모리의 입출력 병목 현상 해소

캐시의 동작

• 일반적으로 HW적으로 관리 됨

• 캐시 히트(Cache hit) : 필요한 데이터 블록이 캐시 존재

• 캐시 미스(Cache miss) : 필요한 데이터 블록이 없는 경우

  ➡️ 메인 메모리에서 찾아서 캐시 블록만큼 캐시에 올린 후 프로세서에서 사용

지역성(Locality)

• 공간적 지역성 (Spatial locality) : 참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성
  ex) 순차적 프로그램 수행
• 시간적 지역성(Temporal locality) : 한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성
  ex) for문 등의 순환문

➡️ 지역성은 캐시 적중률(cache hit ratio)과 밀접!
알고리즘 성능 향상을 위한 중요한 요소 중 하나

🙋‍♀️ 보조기억 장치 (Auxiliary memory/secondary memory/ storage)

• 프로그램과 데이터를 저장
• 프로세서가 직접 겁근할 수 없음(주변장치)
  • 주기억 장치를 거쳐 접근
  • (프로그램/데이터 > 주기억 장치)인 경우 ? 가상메모리 사용
• 용량이 크고, 가격이 저렴

메모리와 윤영체제

• 메모리 할당 및 관리 : 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수, 할당된 메모리 관리
• 가상 메모리 관리 : 가상메모리 생성 및 관리, 논리주소 ⇨ 물리주소 변환

🚌 시스템 버스(System Bus)

하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적인 통로

⌨️ 주변장치

프로세서와 메모리를 제외한 하드웨어들

• 입력 장치
• 출력 장치
• 저장 장치

주변장치와 운영체제

• 장치드라이버 관리 : 주변 장치 사용을 위한 인터페이스 제공
• 인터럽트(Interrupt) 처리 : 주변 장치의 요청 처리
• 파일 및 디스크 관리 : 파일 생성 및 삭제, 디스크 공간 관리 등