운영체제

운영체제란?

컴퓨터는 크게 데이터를 처리하는 물리적 장치인 하드웨어,

작업을 지시하는 명령어로 작성된 프로그램인 소프트웨어로 나뉩니다.

 

운영체제는, 하드웨어를 효율적으로 사용할 수 있게 관리하는 소프트웨어입니다.

컴퓨터 사용자와 컴퓨터 하드웨어 사이에서 중개자 역할을 해 주는 프로그램입니다.

 

CPU와 GPU

CPU

• Central Processing Unit
• 중앙처리장치
• 순차적인 작업에 활용
• 직렬처리에 최적하된 적은 수의 코어로 구성

GPU

• Graphics Processing Unit
• 반복적이고 비슷한 대량의 연산 수행 (픽셀로 구성된 영상, 비디오 등을 처리할 때 적합)
• 병렬적인 작업에 활용
• 병렬처리에 최적화된 수천 개의 코어로 구성

 

주기억장치

RAM

• Random Access Memory
• 휘발성 메모리 (저장된 정보가 컴퓨터를 재시작하거나 종료할 때 삭제됨)
• 데이터를 읽는 속도와 기록하는 속도가 같음 읽기와 쓰기 모두 가능(ROM은 읽기만), 빠르다(ROM에 비해)

컴퓨터의 주기억장치, 응용 프로그램 로딩, 데이터 일시 저장등과 같은 곳에 사용됩니다.

ROM

• Read Only Memory
• 비휘발성 메모리
  • 정보가 칩에 영구 저장
  • 전원이 끊어져도 기록된 데이터들이 소멸되지 않음
• (일반적으로) 한번 저장하면 못지우고 계속 사용해야 함
• 예) BIOS 창

 

 

CPU와 메모리간의 접근성에 관한 분류

CPU에 가까운 순서대로 CPU(레지스터) - 캐시 메모리 - 주 기억 장치 - 캐시 메모리 - 보조 기억 장치 로 나눌 수 있다.

 

일반적으로 용량이 작을수록 동작속도가 빠르며, 용략이 커질수록 동작 속도가 느려진다.

그렇기에 속도가 빠를 수록 용량대비 가격이 비싸진다.

 

CPU에서 계산한 결과가 메모리에 저장된다.

CPU는 계산, 메모리는 기억을 담당 하는 것이다.

 

 

레지스터

CPU의 일부로 CPU의 동작 속도와 동기화되어 작동한다.

사용자가 값을 읽고 쓸 수 있으며 동작 속도가 매우 빠르지만 수십~수백개의 정수형과 실수형 데이터만을 저장할 수 있다.

SIMD를 지원하는 CPU는 SIMD 레지스터 역시 따로 제공한다.

 

주 기억 장치 (Main Memory)

CPU에서 직접 접근이 가능한 메모리.

이 뜻은 '주기억장치 100번지의 내용을 레지스터 1번에 저장하라', 혹은 '레지스터 1번의 내용을 주기억장치 100번에 덮어써라'와 같은 명령이 가능하다는 뜻이다.

직접 접근이 가능하지만 상수를 쓰는 것 이외의 연산은 CPU에서 바로 수행할 수 없으며, 메모리의 값을 레지스터로 로드, 연산, 연산 결과 적용의 단계를 거쳐야 한다.

 CISC CPU에서는 메모리의 값을 직접 변경하는 명령어를 제공하는것처럼 보이지만 내부적으로는 위 단계를 거친다.

 

보조 기억 장치

CPU에서 직접 접근이 불가능한 메모리.

접근하려면 디바이스 드라이버와 시스템 콜을 통하여 기억장치의 특정 위치의 내용을 주기억장치로 로드(Load)한 뒤 읽어야 한다.

예를 들어 '0번 디스크 8번 트랙 12번 섹터 16번지의 값을 레지스터 1번에 저장하라'와 같은 명령이 불가능하다.

해당 내용을 읽으려면 '0번 디스크 8번 트랙 12번 섹터를 주기억장치 1024번지에 로드하라'는 시스템 콜을 먼저 호출한 후 메모리에서 '1024+16번지의 값을 레지스터 1번에 저장하라'와 같은 형태로 접근해야만 한다.

CPU의 입장에서 보조기억장치는 여러 종류의 주변장치 중 하나이며 그 중 '저장 기능'을 지니고 있는 장치일 뿐이다.