<div id="readability-page-1" class="page"><div><h2 id="컴퓨터시스템의-구조">컴퓨터시스템의 구조</h2>
<h4 id="메모리와-io장치">메모리와 I/O장치</h4>
<p><img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740005-2dc98980-8fb4-11eb-921a-e97136858106.png"></p><ul>
<li>컴퓨터 전원이 켜지면 운영체제가 메모리에 상주</li>
</ul>
<p><img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740006-315d1080-8fb4-11eb-9f22-fd6ed7d57e4d.png"></p><ul>
<li>프로그램을 실행시키면 해당 프로그램이 메모리에 올라와서 프로세스가 됨</li>
</ul>
<p><img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740008-33bf6a80-8fb4-11eb-814d-6d8ba3799889.png"></p><ul>
<li>Device Controller: 모든 I/O장치에 있는 I/O장치를 담당하는 작은 CPU</li>
<li>예를들면, 디스크를 관리하는 컨트롤러는 디스크 컨트롤러, 키보드를 관리하는 컨트롤러는 키보드 컨트롤러</li>
<li>물론 I/O장치뿐만 아니라 메모리 역시 메모리 컨트롤러라는 컨트롤러를 가지고 있음</li>
<li>Local Buffer: I/O 장치가 가지고 있는 작은 메모리</li>
</ul>
<h4 id="modebit-과-interrupt">ModeBit 과 Interrupt</h4>
<p><img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740009-34f09780-8fb4-11eb-9740-0c6a0aeb7ac6.png"></p><ul>
<li>CPU에 기계어가 실행될 때, 이것이 메모리에 올라와있는 운영체제의 기계어인지 아니면 일반 사용자 프로그램의 기계어인지를 구분해서 실행하는데 그 역할을 해주는 장치가 Mode Bit</li>
</ul>
<p><img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740011-3621c480-8fb4-11eb-86a4-3b49ebf342a6.png"></p><ul>
<li>운영체제가 CPU에서 실행될때는 Mode Bit은 0으로 되어 있기 때문에 CPU가 모든 작업을 처리 가능</li>
</ul>
<p><img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740013-391cb500-8fb4-11eb-8257-cb96467daaf8.png"></p><ul>
<li>운영체제가 CPU를 사용자 프로그램으로 넘길 때, 그 전에 Mode Bit은 1로 바뀌는데 이럴 경우 CPU에서 위험한 기계어(특권명령)는 실행되지 않도록 안전한 기계어만 실행하게 제어</li>
<li>즉, 특권명령은 Mode Bit이 0일 때만 실행가능</li>
</ul>
<p><img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740014-3ae67880-8fb4-11eb-8d30-404e8c261854.png"></p><ul>
<li>CPU에는 Interrupt Line이 있는데, CPU가 기계어를 실행하기 전에 Interrupt Line을 확인</li>
</ul>
<p>작업과정</p>
<pre><code>(1). CPU가 DISK의 데이터를 읽어올 때 DISK 컨트롤러에 요청을 하고 본인의 작업을 시작
(2). DISK 컨트롤러는 데이터를 읽고나서 CPU에게 데이터를 다 읽었으니 처리해달라는 요청
(3). 이 때 CPU의 Interrupt Line으로 요청
(4). CPU는 하나의 작업을 끝내고 다른 기계어를 실행하기 전에 Interrupt Line을 확인
(5). DISK 컨트롤러에 의해 발생한 Interrupt 확인
(6). 운영체제에게 Interrupt사실 알림
(7). Mode Bit이 0으로 바뀐채로 CPU는 운영체제로 넘어감
(8). 운영체제가 해당 요청에 맞는 대응</code></pre>
<h4 id="타이머">타이머</h4>
<p>그런데 CPU가 운영체제로 넘어오지 않고 계속해서 사용자 프로그램만을 실행하고 있다면 운영체제는 어떻게 해당 사용자 프로그램으로 부터 CPU를 뺏어올 수 있을까?<br>
<img src="https://user-images.githubusercontent.com/74946802/112740193-f2c85580-8fb5-11eb-8bef-28bf2eaaf94b.png"></p>
<ul>
<li>
<p>운영체제라는 것도 결국 기계어로 실행되며, 이 기계어가 CPU에서 실행될 때 의미가 있는 것인데 악의적인 사용자 프로그램(예를 들면 무한루프)이 CPU를 지속적으로 사용하면 운영체제는 CPU를 되찾을 길이 없음</p>
</li>
<li>
<p>이를 막기 위한 하드웨어 장치가 Timer</p>
</li>
<li>
<p>Timer는 일정 시간 간격으로 Interrupt를 발생(Timer Interrupt).</p>
</li>
<li>
<p>그렇게 되면 어떤 프로그램이 자기 혼자 CPU를 사용하고 싶다고 하더라도 Timer에 의해 발생된 Interrupt때문에 CPU의 제어권이 다시 운영체제로 넘어감</p>
</li>
<li>
<p>운영체제는 이러한 방식으로 CPU를 제어하기 위해 특정 프로그램에 CPU를 넘길 때 항상 Timer에게 요청하여 일정 시간 이후 Interrupt를 발생시킬 것을 요청</p>
</li>
</ul></div></div>

PS & Algorithm

WooSeok Suh

컴퓨터시스템의 구조
메모리와 I/O장치
컴퓨터 전원이 켜지면 운영체제가 메모리에 상주
프로그램을 실행시키면 해당 프로그램이 메모리에 올라와서 프로세스가 됨
Device Controller: 모든 I/O장치에 있는 I/O장치를 담당하는 작은 CPU
예를들면, 디스크를 관리하는 컨트롤러는 디스크 컨트롤러, 키보드를 관리하는 컨트롤러는 키보드 컨트롤러
물론 I/O장치뿐만 아니라 메모리 역시 메모리 컨트롤러라는 컨트롤러를 가지고 있음
Local Buffer: I/O 장치가 가지고 있는 작은 메모리
ModeBit 과 Interrupt
CPU에 기계어가 실행될 때, 이것이 메모리에 올라와있는 운영체제의 기계어인지 아니면 일반 사용자 프로그램의 기계어인지를 구분해서 실행하는데 그 역할을 해주는 장치가 Mode Bit
운영체제가 CPU에서 실행될때는 Mode Bit은 0으로 되어 있기 때문에 CPU가 모든 작업을 처리 가능
운영체제가 CPU를 사용자 프로그램으로 넘길 때, 그 전에 Mode Bit은 1로 바뀌는데 이럴 경우 CPU에서 위험한 기계어(특권명령)는 실행되지 않도록 안전한 기계어만 실행하게 제어
즉, 특권명령은 Mode Bit이 0일 때만 실행가능
CPU에는 Interrupt Line이 있는데, CPU가 기계어를 실행하기 전에 Interrupt Line을 확인
작업과정
(1). CPU가 DISK의 데이터를 읽어올 때 DISK 컨트롤러에 요청을 하고 본인의 작업을 시작
(2). DISK 컨트롤러는 데이터를 읽고나서 CPU에게 데이터를 다 읽었으니 처리해달라는 요청
(3). 이 때 CPU의 Interrupt Line으로 요청
(4). CPU는 하나의 작업을 끝내고 다른 기계어를 실행하기 전에 Interrupt Line을 확인
(5). DISK 컨트롤러에 의해 발생한 Interrupt 확인
(6). 운영체제에게 Interrupt사실 알림
(7). Mode Bit이 0으로 바뀐채로 CPU는 운영체제로 넘어감
(8). 운영체제가 해당 요청에 맞는 대응
타이머
그런데 CPU가 운영체제로 넘어오지 않고 계속해서 사용자 프로그램만을 실행하고 있다면 운영체제는 어떻게 해당 사용자 프로그램으로 부터 CPU를 뺏어올 수 있을까?
운영체제라는 것도 결국 기계어로 실행되며, 이 기계어가 CPU에서 실행될 때 의미가 있는 것인데 악의적인 사용자 프로그램(예를 들면 무한루프)이 CPU를 지속적으로 사용하면 운영체제는 CPU를 되찾을 길이 없음
이를 막기 위한 하드웨어 장치가 Timer
Timer는 일정 시간 간격으로 Interrupt를 발생(Timer Interrupt). 
그렇게 되면 어떤 프로그램이 자기 혼자 CPU를 사용하고 싶다고 하더라도 Timer에 의해 발생된 Interrupt때문에 CPU의 제어권이 다시 운영체제로 넘어감
운영체제는 이러한 방식으로 CPU를 제어하기 위해 특정 프로그램에 CPU를 넘길 때 항상 Timer에게 요청하여 일정 시간 이후 Interrupt를 발생시킬 것을 요청

[OS] 7. 컴퓨터시스템의 구조

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