#2-1. System Structure & Program Execution

#2-1. System Structure & Program Execution

: 운영체제를 설명하기 앞서 하드웨어적인 동작을 설명.

 

컴퓨터란? : cpu + memory

memory = cpu의 작업공간

* cpu는 매 클럭 사이클마다 instruction(기계어)를 하나씩 읽어서 실행을 하게된다.

  => cpu의 운명.

- register : cpu안에는 memory보다 더 빠른 메모리 저장 공간이 있다

- mode bit : 지금 cpu에서 사용되는것이 운영체제인지 or 사용자명령인지 구분해주는 것.

 => 1 : 사용자 프로그램 수행

      0 : 모니터모드. 커널모드 (os가 cpu사용)

 v. 보안을 해칠수 있는 중요 명령어는 모니터 모드에서만 실행가능.

 v. interrupt 발생시, mode bit 0으로 set.

 v. 사용자 프로그램에 cpu넘기기 전에 mode bit 1로 set.

 

    => 보안을 목적으로 instruction set을 나누어 놓았다.

* timer

: 특정프로그램이 cpu를 독점하는것을 막는것 (무한루프 방지)

 v. 매 클럭 틱 때마다 1씩 감소

 v. 셋팅해놓은 시간이 끈나면 ‌interrupt를 넣어준다.

 v. cpu는 intertupt line을 체크한다.

 

=> 즉, cpu의 time sharing 구현을 위한 하드웨어!!

* I/O device

- device controller : I/O device는 각각 작은 cpu역할을 하는 컨트롤러가 있다.

cf> device driver : 각 장치에 맞게 접근할 수 있게 해주는 SW모듈.

- local buffer : device controller들도 작은 메모리 공간이 필요한데, 이곳은 로컬 버퍼라고 부른다.

 v. 실제 I/O는 device와 로컬 버퍼 사이에서 일어남.

 v. I/O가 끈나면 컨트롤러가 interrupt로 cpu에 그 사실을 알림.

* DMA controller :  이러다 보면 cpu가 너무 interrupt를 너무 많이 당하게 된다. 그래서 이것이 필요하다. (직접 메모리 접근 가능)

=> 즉, DMA는 cpu를 효율적으로 사용하기 위해 필요한것.

* memory controller : DMA와 CPU의 교통정리를 해주는 컨트롤러.

* 모든 입출력 명령은 특권 명령이다.

- 시스템콜 : 사용자 프로그램이 os의 커널함수를 호출하는것.

 : 일반 함수 호출과는 조금 다르다. 

 프로그램이 interrupt를 걸면서(mode bit=0) 시스템콜을 하게된다.

 이 인터럽트를 Trap 이라고 한다.

 

   v. Exception   : 프로그램 오류를 범한 경우.

   v. System call : 프로그램이 커널함수를 호출하는 경우.

   v. trap이 걸리면 cpu가 os로 넘어가게 된다.

cf> 일반 함수 호출은 memory 주소를 바꾸는 것으로 가능하다.

???) 

Q. I/O를 요청하는 interrupt : SW 인터럽트(trap)

   I/O가 끈난다면     : HW 인터럽트를 이용해서 끈난것을 알려준다.

 

=> 현대의 os는 interrupt에 의해서 구동된다.