[OS] 운영체제 - 컴퓨터 시스템 구조 1

운영체제 - 컴퓨터 시스템 구조 1

컴퓨터 시스템 구조

• CPU (with mode bit)
• Memory (with memory controller)
  • os 및 사용자 프로그램들이 올라가 있다.
• DMA controller
• timer
• device controller (with local buffer, 디바이스들만의 작업 공간(일종의 작은 메모리))
  • Disk
  • I/O Device
  • Printer
  • Monitor
  • …

Mode bit

• 사용자 프로그램의 잘못된 수행이 다른 프로그램 및 운영체제에 영향을 끼치지 못하게 하는 보호 장치 역할을 한다.

사용자 모드

• 1 값을 사용한다.
• 사용자 프로그램을 수행한다.
• 제한된 기계어만 실행 가능하다. 이 제한을 넘기려 하면 자동으로 운영체제에 CPU가 넘어간다.
  • CPU 권한을 받은 운영체제는 제한을 넘긴 명령을 실행한 프로그램을 처리한다.
• I/O Device, Disk 등의 할 일이 끝났을 때 Interrupt를 걸면 CPU는 자동적으로 운영체제에 넘어간다.
  • 운영체제는 끝난 작업을 확인하고, 이에 대응되는 작업을 수행하게 된다.

모니터 모드 (=커널 모드, 시스템 모드)

• 0 값을 사용한다.
• OS 코드를 수행한다.
• 보안을 해칠 수 있는 중요 명령어는 모니터 모드에서만 수행 가능하다. 이러한 것을 ‘특권명령‘으로 규정한다.
• 다시 사용자 프로그램에 CPU를 넘길 때, mode bit를 1로 세팅한 후에 넘긴다.

Interrupt or Exception

• 인터럽트나 예외가 발생하면 하드웨어가 mode bit를 0으로 바꾼다.

Timer

• 일정 시간 간격으로 운영체제에 제어권을 넘기기 위해 Interrupt를 발생시킨다. 이를 Timer Interrupt라고 한다.
• 운영체제는 프로그램에 CPU를 넘길 때, 타이머에 시간을 세팅한 후에 넘긴다. 이를 통해 사용자 프로그램의 CPU 독점을 막을 수 있다.
• 타이머는 time sharing을 구현하기 위해 널리 이용된다.
• 타이머는 현재 시간을 계산하기 위해서도 사용된다.