Chapter1. 컴퓨터시스템 개요

유튜브에 있는 김덕수 교수님의 Operating System 강의를 듣고 정리한 내용입니다.
중간에 등장하는 ppt 내용들은 모두 강의자료를 캡처한 것입니다.

🔧 프로세서

프로세서란 간단히 말해 컴퓨터의 두뇌를 담당한다고 보면 된다. CPU, GPU 가 이에 해당하며 프로세서의 역할은 컴퓨터의 모든 장치 동작을 제어하고, 연산을 수행한다.

레지스터

• 프로세서 내부에 있는 메모리
  • 프로세서가 사용할 데이터 저장
  • 가장 빠른 메모리
• 용도/접근성/정보의 종류 등 다양한 기준에 따라 분류됨
• 사용자가 접근할 수 없는 레지스터 예시

프로세서의 동작 (CPU)

운영체제의 역할 - 프로세서

• 프로세서에게 프로세스(처리할 작업) 할당 및 관리 → Chapter 3
• 프로그램의 프로세서 사용 제어 → Chapter 4 & 5
  • 프로그램의 프로세서 사용 시간 관리
  • 프로그램간 사용 시간 조율 등

🔧 메모리

메모리의 종류

• 주기억장치 (Main Memory)
  • 프로세서가 사용할 프로그램과 데이터 저장
  • 프로세서는 보조기억장치랑은 일 안함
  • 용량이 크고 가격이 저렴 (주로 DRAM 사용)
  • CPU 속도와 DISK 속도 차이가 워낙 크다보니 중간다리 역할
• 캐시 (Cache)
  • 프로세서 내부에 있는 메모리 (L1, L2 캐시 등)
  • 속도가 빠르고 가격이 비쌈
• 보조기억장치 (Auxiliary memory / Secondary memory / storage)
  • 프로그램과 데이터 저장
  • 프로세서가 직접 접근할 수 없음 (주기억장치를 거쳐 접근)
  • 프로그램이 주기억장치 용량보다 크면? → 가상메모리
  • 용량이 크고 가격이 저렴

캐시의 동작

메인 메모리에서 필요한 정보를 가져올 때 주변 데이터를 미리 복사해 놓는 임시 저장소

• 일반적으로 하드웨어가 관리
• 캐시 히트 (Cache Hit)
  • 필요한 데이터 블록이 캐시에 존재
  • 메인 메모리 뒤져볼 필요 없음
• 캐시 미스 (Cache Miss)
  • 필요한 데이터 블록이 캐시에 없음

캐시가 효과적인 이유 - 지역성 (Locality)

• 공간적 지역성 (Spatial Locality)
  • 참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성
  • ex) 순차적 프로그램 수행
• 시간적 지경성 (Temporal Locality)
  • 한 번 참조한 주소를 다시 참조하는 특성
  • ex) For 문 등 순환문
• 캐시 적중률(cache hit ratio)은 알고리즘 성능 향상을 위한 중요한 요소

운영체제의 역할 - 메모리

• 메모리 할당 및 관리 → Chapter 8
  • 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수
  • 할당된 메모리 관리
• 가상 메모리 관리 → Chapter 9 & 10

시스템 버스

• 하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적인 통로
• 정류장에서 환승하는 것처럼 버스 갈아타며 데이터 이동

🔧 주변 장치

• 프로세서와 메모리를 제외한 하드웨어들

운영체제의 역할 - 주변장치

• 장치드라이버 관리 (장치 사용을 위한 인터페이스 제공)
• 인터럽트 처리 (키보드 입력 같은 장치의 요청 처리)
• 파일 및 디스크 관리

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