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HYU/운영체제(OS)16

14. I/O Systems I/O Hardware 운영체제는 일관된 방식으로 I/O 디바이스에게 명령을 내린다. 내부적인 수행은 I/O 디바이스가 알아서 한다. => 수많은 종류의 I/O 디바이스를 관리하기 위함. I/O 디바이스의 컨트롤러는 레지스터를 가지고 있는데, 그 레지스터에 명령을 써주는 것으로 디바이스를 컨트롤 한다. 컨트롤러의 레지스터에 어떻게 값을 써줄까? 메모리의 특정 주소를 I/O 디바이스의 버퍼와 매핑을 한다고 했다. 이 주소에다가 데이터를 써주면 매핑이 되어 디바이스의 버퍼에 들어간다고 했다. => Memory Mapped I/O 이것과 별개로 CPU가 I/O 명령을 별도로 가지는 경우도 있다. I/O 디바이스에 명령을 내릴 땐 이 명령을 사용하도록 주어지는 경우도 있다. I/O 포트는 4가지의 레지스터로 구.. 2023. 6. 2.

13. Mass Storage Management Mass Storage란 하드 디스크와 같은 2차 저장장치를 의미한다. Physical Disk Structure 기본적인 하드 디스크의 구조와 동작 방식에 대해 알아보자. 요즘은 2차 저장장치로 하드 디스크 대신 SSD도 많이 사용하지만, 아직까지는 하드 디스크를 많이 사용하고 있기 때문에 하드 디스크 사용을 전제로 설명한다. 하드 디스크를 옆에서 본 모습과 위에서 본 모습은 위의 그림과 같다. 데이터를 기록할 수 있는 플래터들이 있고, 플래터에 값을 쓰고 읽는 것은 스핀들에 연결된 헤드가 한다. 이론적으로 platter 하나에 헤드가 2개 붙을 수 있다. 앞면에 하나, 뒷면에 하나 그리고 스핀들 하나에 모든 헤드들이 달려있기 때문에 스핀들을 움직이면 모든 헤드가 동시에 움직이게 된다. 다른 Platt.. 2023. 6. 2.

12. File System OS의 역할은 크게 3가지로 나눌 수 있다. 1. 프로세스 관리 2. 메모리 관리 3. 파일과 I/O File 파일을 한 마디로 정의하면, 데이터나 프로그램을 담는 그릇이라 생각할 수 있다. 그리고 그 그릇들을 관리하는 시스템이 파일 시스템이다. 파일에 데이터나 프로그램을 담는데, 파일의 제일 앞 부분을 0번지라 생각하고 offset이 커지면서 연속적으로 담기게 된다. 즉, 파일 하나는 그 자체로 하나의 logical한 address space이다. 그 주소공간 안에 데이터를 연속적으로 저장한다. File Structure 파일의 구조는 3가지가 있다. 1. None: 구조가 없는 파일로 바이트 sequence로 데이터를 저장한다. 2. Simple record structure: 파일에서 한 줄이 하나.. 2023. 5. 27.

11. Virtual Memory (2) page fault를 많이 발생시키지 않기 위해서는 앞으로 사용되지 않을 가능성이 높은 페이지를 victim으로 선정하는 것이 중요하다. 앞에서는 이 프로세스에게 몇 개의 프레임이 할당되었다는 가정 하에 victim을 선정했었다. 그러기 위해서는 처음에 각 프로세스에게 몇 개의 frame을 할당할 것인가를 정해야 한다. Allocation of Frames 각 프로세스마다 필요로 하는 최소 frame의 수가 있을 것이다. 하드웨어적인 측면에서 instruction 하나가 6byte라면, instruction 하나가 2페이지에 걸쳐서 있을 수 있다. 그리고 그 명령이 source의 주소에 있는 데이터를, destination에 있는 주소에 옮겨라. 이런 instruction이고 source가 2 페이지에 .. 2023. 5. 19.

7. Deadlocks The Deadlock Problem 기본적으로 프로세스가 일을 할 때는 프로세스가 일을 하기 위해서 필요한 자원이 있어야 한다. 대표적으로 CPU, 메모리, 버스 등의 하드웨어 자원도 있고, 세마 포어 또는 lock 같은 소프트웨어 자원도 있다. => 락을 확보해야 일을 할 수 있으니까. => 메모리에 값을 저장할 때는 메모리 버스를 확보해야 한다. => CPU 스케줄링도 마찬가지, CPU를 확보를 해야 프로세스가 동작될 수 있다. 프로그래머가 명시적으로 자원을 요청하지 않아도, 시스템 내에는 자연스럽게 자원을 확보하고 반납하는 과정이 발생하고 있다. 근데 어떤 일을 하기 위해 필요한 리소스가 하나가 아니다. 여러 개의 리소스를 확보해야 진도를 나갈 수 있는데, 운이 나쁘게 일부 리소스만 확보하고 나머.. 2023. 5. 18.

10. Virtual Memory (1) Virtual Memory는 Physical Memory의 공간 사용 효율을 높이기 위해 만들어진 기술이다. 지금까지 살펴본 memory management는 virtual memory가 없다는 가정 하에 전개가 되었다. Virtual Memory 폰노에만 머신에 따르면 프로세스의 모든 address space가 메모리에 올라와야 프로그램이 수행될 수 있다고 했다. => 이론적으로는 그렇다. 그러나 CPU 입장에서는 자기가 현재 수행해야 할 Instruction과 Instruction이 접근해야 할 Data만 사용하므로 얘네만 메모리에 올라와 있으면 실질적으로 프로그램 수행에 아무런 문제가 없다. 이제부터 이론과 실제는 다르다. 실제로 CPU가 접근하는 Instruction과 데이터만 메모리에 올리자. .. 2023. 5. 12.

9. Memory Management (2) 페이지 테이블의 형태에 따라서 참조하는 방식이 달라진다. 페이지 테이블의 형태는 크게 3가지가 있다. Hierarchical Paging : Break up the logical address space into multiple page tables Hashing Page Tables : Using Hash to look up page table Inverted Page Tables Two-Level Page-Table Scheme(Hierarchical Paging) 앞 내용에서 말했듯이 각 프로세스의 address space는 운영체제의 최대 bit에 맞춰서 max 주소가 설정되게 되고 32bit OS라면 max 주소가 2^32 - 1이 된다. => 각 프로세스는 32bit를 모두 사용한다 32bit.. 2023. 5. 7.

8. Memory Management (1) OS가 하는 Memory Management의 핵심 기능은 CPU가 프로그램을 수행할 수 있도록 만들어주는 것이다. CPU가 메모리에서 data와 Instruction을 가져올 때 주소를 바탕으로 가져온다. PC, MAR에 들어있는 주소를 보고 가져옴. 그러기 위해서, OS가 메모리 측면에서 하는 일은 크게 2가지. 1. 주소를 어떻게 관리할 것인가. (본질적 기능) 2. virtual memory - 메모리 공간의 효율적 사용 프로세스가 메모리에 올라왔을때 그 프로세스의 코드를 수행하는 과정에 자신의 address space를 벗어난 영역에 접근하려 하면 막아주는 기능도 제공해야 한다. 대신 자신의 영역이 아닌 커널 영역에 접근하는 것은 System call을 통해서 간접적으로 접근할 수 있다. Mul.. 2023. 5. 2.

6. Process Syncronization (2) Classical Problems of Synchronization Synchronization Problem으로 대표적인 문제는 다음의 3가지이다. 1. Bounded-Buffer Problem 2. Readers and Writers Problem 3. Dining-Philosophers Problem Bounded-Buffer Problem 일명 Producer & Consumer 문제라고도 불리는 이 문제는 프로듀서가 공유된 버퍼에 데이터를 쓰면 컨슈머가 데이터를 읽어가는 형태이다. 이때 버퍼의 사이즈는 무제한이 아니라 한정되어 있다. 버퍼는 프로듀서와 컨슈머 사이의 공유되는 공간이므로 프로듀서가 버퍼에 값을 쓰는 동안 컨슈머가 값을 읽어가도 안 되고, 컨슈머가 값을 읽고 있는 도중에 프로듀서가 .. 2023. 4. 7.

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