운영체제(OS, Operating System) : 사용자가 컴퓨터를 쉽게 다루게 해주는 인터페이스 펌웨어(Firmware) : 운영체제와 유사하지만 SW를 추가로 설치할 수 없는 것.

3.1.1 운영체제의 역할과 구조

운영체제의 역할

1. CPU 스케줄링과 프로세스 관리 : CPU 소유권을 어떤 프로세스에 할당할지, 프로세스의 생성과 삭제, 자원 할당 및 반환 관리
2. 메모리 관리 : 한정된 메모리를 어떤 프로세스에 얼만큼 할당해야 하는지 관리
3. 디스크 파일 관리 : 디스크 파일을 어떤 방법으로 보관할지 관리
4. I/O 디바이스 관리 : I/O 디바이스들인 마우스, 키보드와 컴퓨터 간에 데이터를 주고받는 것을 관리

운영체제의 구조

운영체제는 GUI, 시스템호출(시스템콜), 커널, 드라이버가 있으며 가장 위에 응용 프로그램 가장 밑에 하드웨어가 있는 구조

운영체제 구조 이미지

<aside> 💡 ✅ CUI (Character User Interface, Command-Line Interface) : 그래픽이 아닌 명령어로 처리하는 인터페이스

✅ I/O 요청 : 입출력 함수, 데이터베이스, 네트워크, 파일 접근 등에 관한 일.

</aside>

• GUI (Graphic User Interface) : 사용자가 전자장치와 상호 작용할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스의 한 종류. ex) 윈도우의 마우스 커서, 폴더 아이콘 등
• 드라이버 : 하드웨어를 제어하기 위한 SW
• 커널 : 운영체제의 핵심 부분이자 시스템콜 인터페이스를 제공. 보안, 메모리, 프로세스, 파일 시스템, I/O 디바이스, I/O 요청 관리 등 운영체제의 중추적인 역할
• 시스템콜 (시스템 호출, System Call) : 운영체제가 커널에 접근하기 위한 인터페이스

  • 유저 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출할 때 사용.

  • 유저 프로그램이 I/O 요청으로 트랩을 발동 → 올바른 I/O 요청인지 확인 → 유저 모드가 시스템콜을 통해 커널 모드로 변환되어 실행

  • 예시 I/O 요청인 fs.readFile() 이라는 파일 시스템의 파일을 읽는 함수가 실행됐다고 가정

    

    유저 모드에서 파일을 읽지 ❌ → 커널 모드로 들어가 파일을 읽음 → 유저 모드로 돌아감 → 그 뒤에 있는 유저 프로그램의 로직 수행

    • 위 과정을 통해 컴퓨터 자원에 대한 직접 접근 차단 및 프로그램을 다른 프로그램으로부터 보호.

3.1.2 컴퓨터의 요소

컴퓨터는 CPU, DMA 컨트롤러, 메모리, 타이머, 디바이스 컨트롤러 등으로 이루어짐.

컴퓨터의 요소 이미지

1. CPU (Central Processing Unit)