[OS] 2주 1차 : Introduction

- Operating System

• 공통적으로 합의된 Definition은 없음
• 컴퓨터 상에서 항상 실행되는 software
• Hardware와 유저 사이에서 실행되는 프로그램 (kernel)
• 전원이 켜질 때부터 bootstrap program에 의해서 실행되는 프로그램
• Kernel : 메모리에 상주하는 운영체제의 일부분
• Bootstrap program
  • 전원을 공급했을 때 처음으로 실행되는 프로그램
  • OS를 메모리에 Loading 해주는 역할

 

- History of Operating System (types -> issues)

• Single job at a time -> No kernel
• Batch system -> Resource (CPU, IO devices) utilization (Spooling)
• Multi-Programming system -> Resource (memory, CPU) utilization
• Time sharing system -> accessibility
• Network operating system -> communication and sharing
• Distributed operating system -> communication and sharing
• Cloud system -> platform, infrastructure
• Real-time operating system -> automation
• Spooling system
  • Single job at a time system은 IO devices와 CPU가 동시에 작동하지 못함 (Uni-programming)
  • Spooling system은 주변 장치들이 동시에 작동
  • Disk로부터 입력과 출력, 입출력과 CPU의 프로세스 수행이 독립되어 있으므로 동시에 여러 개의 작업이 가능
• Multiprogramming system
• Time sharing system
  • CPU time slot을 여러 개의 프로그램이 공유
  • 사용자와 Interaction
  • 다중 프로그래밍과 비슷하게 동시에 여러 프로그램을 실행하지만 Time sharing system은 여러 사용자가 동시에 컴퓨터를 공유한다는 점이 다름

 

- Hypervisor and Virtual Machine

• Hypervisor : Supervisor의 변형된 모습, 소프트웨어로 프로그램 실행 환경 제공, Hypervisor 위에서 Virtual machine이 실행 (e.g. Java virtual machine)
• Host machine : Hypervisor가 실행되는 Machine (Native (HW) 혹은 Hosted (HW + host)
• Virtual machine
  • Guest machine 이라고도 부름
  • Process 분리 기능 제공
  • OS가 Host OS 와 달라도 됨

 

- Cloud Computing

• Combination of software and hardware
• 통신망을 통해서 Computing resource를 제공
• Cloud services
  • SaaS : Software as a Service
  • PaaS : Platform as a Service
  • IaaS : Infrastructure as a Service
  • STaaS : Storage as a Service

  

• Cloud platform
  • AWS (Amazon Web Service)
  • Azure (Microsoft)
  • Google Cloud Platform (Google)

 

- Organization of Computer

• 명령어의 실행 : Fetch -> Decode -> Execute -> Fetch -> Decode …
• Computer system architecture
  • Single-processor system
  • Multi-processor system
  • Clustered system
    • 여러 대의 컴퓨터가 하나의 Storage area network를 공동으로 사용
• Symmetric vs Asymmetric Multiprocessing
  • Symmetric : 모든 프로세서가 모든 작업을 한 OS 안에서 처리
  • Asymmetric : CPU마다 기능과 Task가 다름
• Storage
  • Main memory : CPU는 Main memory에서만 Instruction을 로드, 임시 저장 장치 (Volatile)
  • Secondary storage : 영구 저장 장치 (Nonvolatile, e.g. SSD)
  • Cache memory : 임시로 빠르게 접근할 수 있는 메모리
• I/O device controller/driver
  • Device controller : HW (Board & card)
  • Device driver : SW (program)
  • I/O data transfer

    

 

- Input/Output Operation

• Polling
  • I/O system이 끝났는지 CPU가 체크하는 것
• Interrupt-driven
  • I/O 명령의 대기열이 끝나면 CPU에게 신호를 주는 것
  • 프로그램이 Polling보다 복잡하지만 CPU가 기다리지 않아도 되므로 CPU의 활용도가 증가
• DMA (Direct Memory Access)
  • CPU의 사이클을 Steal해서 메모리와 직접 데이터를 주고받음
  • CPU가 I/O controller에 관여하지 않으므로 CPU의 활용도가 증가, 즉 I/O 속도 증가