기술 면접 대비 CS 핵심 요약 - 운영체제

📕본 포스팅은 "기술면접 대비 CS 전공 핵심 요약집" 책을 공부하면서 정리한 내용입니다.

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기술 면접에서 출제 빈도가 높은 메모리, 프로세스 스레드 등의 개념을 이해하려면 운영체제에 대한 이해가 필요합니다.

 

1.1 운영체제

 

1.1.1 운영체제란? (중요도 ★☆☆ )

• 컴퓨터 시스템의 자원 관리
• 사용자가 컴퓨터를 사용할 수 있는 환경 제공
• CPU, 메모리 같은 컴퓨터 자원은 제한적이라서 자원 관리는 매우 중요
• 대표적인 OS : 윈도우, 맥OS, 리눅스, 유닉스

1.1.2 운영체제의 목적(중요도 ★☆☆)

• 처리 능력(throughput)향상 : OS는 자원 관리를 통해 일정 시간 내에 시스템이 처리하는 일의 양을 향상 시킨다
• 반환 시간(turnaround time)단축 : 사용자가 시스템에 요청한 작업을 완료할 때까지 소요되는 시간을 단축시킨다
• 사용 가능도(availability) 향상 : 시스템 자원을 얼마나 빨리 제공할 수 있는가를 의미. 사용자가 자원을 즉시 사용할 수 있게 해야한다.
• 신뢰도(reliability) 향상 : 시스템이 주어진 문제를 정확하게 푸는지 의미. 입력 값에 대한 정확한 결과 값을 줘야 한다.

 

1.1.3 CPU와 메모리 구조 (★★☆)

CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치) = 프로세서

• 컴퓨터의 뇌, 프로그램을 실행하는데 필요한 연산을 처리하고 수행한다.

 

메모리

• 데이터를 저장하기 위한 기억장치
  • 휘발성 메모리인 주 기억장치 - 메인 메모리, RAM
  • 비휘발성 메모리인 보조 기억장치 - SSD(Solid State Drive), HDD(Hard Disk Drive)

• 레지스터(register) : CPU가 사용자 요청을 처리하는데 필요한 데이터를 임시로 저장하는 기억장치, CPU내부에 존재하며 접근 속도가 빠름
• 캐시 메모리(cache memory) : CPU와 RAM 사이의 속도 차이를 해결하기 위한 기억 장치, CPU내부에 존재하며 레지스터 다음으로 접근 속도가 빠름
• RAM(Random Access Memory) : 프로그램을 실행할 때 필요한 정보를 저장. CPU에서 접근 속도가 하드 디스크보다 빠르고, 휘발성 기억장치이다. 보통 메모리라고 할때 RAM을 의미한다.
• 하드 디스크(hard disk) : 필요한 데이터와 프로그램을 저장하고, 비휘발성 기억장치이다.

 

프로그램 실행 -> OS가 디스크에 있는 프로그램을 메모리로 로드 -> 해당 프로그램을 프로세스라고 부름 -> CPU가 처리

CPU는 하나의 프로세스만 처리할 수 있어서 멀티 프로세스 환경에서는 OS가 스케줄링을 통해 CPU에 프로세스를 할당

 

 

1.1.4 커널과 시스템 콜 (중요도 ★★★)

커널

• OS의 핵심 요소
• 자원 관리를 위해 CPU스케줄링, 메모리 관리, 입출력 관리 파일 시스템 관리 담당
  • 커널 모드 : 하드웨어에 직접 접근해 메모리, CPU와 같은 자원을 사용할 수 있다.
  • 사용자 모드 : 커널 모드의 자원에 접근할 수 없게 제한을 둔다.

시스템 콜

• 사용자 모드에서 커널 모드에 접근해 필요한 기능을 수행할 수 있게 하는 시스템 함수
• 커널은 시스템 콜로 받은 요청을 처리 한 후 다시 시스템 콜로 결과 값 반환
  • 대표적인 예  : 프로세스를 생성하는 fork(), 부모 프로세스가 자식 프로세스의 수행을 기다리는 wait()
   

시스템 콜 -> 커널에 매개변수를 전달하는 방법

1. 매개변수를 CPU의 레지스터에 직접 전달
  - 매개변수의 개수가 레지스터의 개수보다 많은 경우 문제가 될 수 있어서 권장 x
2. 매개 변수를 메모리에 저장한 후 메모리의 주소 값을 레지스터에 저장
3. 매개변수를 프로그램의 스택(stack)에 push, OS에서 pop해 매개변수를 전달