[운영체제] 컴퓨터 시스템 구조

컴퓨터 구조

- device controller

외부 디바이스의 데이터에 접근할 때 CPU가 직접 접근하는 것이 아니라 device controller에 instruction을 전달하여

간접적으로 접근하게 된다.

- mode bit

CPU에서 실행되는 프로그램이 운영체제인지 아니면 사용자 프로그램인지 구분해 준다.

 

mode bit이 0이면 커널 모드로 OS 코드를 수행하며 1일 경우에는 사용자 프로그램을 수행한다.

- interrupt line

외부에서 데이터의 접근 요청이 들어왔을 때 CPU에 전달하는 역할을 한다.

- timer

특정 프로그램이 CPU를 독점하는 것을 방지하는 역할을 한다.

즉, 프로그램은 timer에 설정된 시간만큼만 CPU를 사용할 수 있다.

- registers

CPU가 메모리보다 빠르게 데이터에 접근할 수 있는 작은 저장공간

- DMA(Direct Memory Access) controller

외부 디바이스에 의해 CPU가 과도하게 interrupt 당하는 것을 방지해 준다.

 

디바이스의 local 버퍼에 들어온 데이터를 직접 메모리로 복사하는 역할을 수행한다.

 

 

 

 

System call

 

프로그램에서 운영체제에 직접적으로 I/O 요청을 전달하는 방식이다.

 

User mode, kernel mode에 관한 내용은 아래 포스팅에서 설명하고 있다.

 

https://enchupin.tistory.com/142

 

 

 

 

I/O 방식

- 동기식 입출력 (synchronous I/O)

I/O 작업이 완료된 후에 다음 작업 동작 가능하다.

 

I/O 작업이 완료될 때까지 CPU를 낭비시키는 방식으로 구현하는 것도 가능하지만 매우 비효율적이다.

 

따라서 I/O 작업이 완료될 때까지 해당 프로그램에게서 CPU를 빼앗는 것으로 문제를 해결할 수 있다.

이때 CPU는 다른 동작을 수행하는 것이 가능하다.

- 비동기식 입출력 (asynchronous I/O)

I/O 작업의 종료를 기다리지 않고 프로그램이 즉시 CPU를 사용한다.

 

 

 

 

 

저장장치 계층 구조

- DMA(Direct Memory Access) controller

Registers - Cache Memory - Main Memory - Magnetic Disk - Optical Disk - Magnetic Tape

 

Registers가 가장 상위에 위치하며 상위 계층으로 올라갈수록 접근성이 뛰어나고

하위 계층으로 갈수록 비용이 감소하며 저장공간이 확대된다.

 

Registers, Cache Memory, Main Memory는 Primary

Magnetic Disk, Optical Disk, Magnetic Tape는 Secondary 로 구분된다.

 

Primary로 구분된 저장장치는 CPU에서 직접 접근이 가능하며 일반적으로 휘발성을 지니고 있다.