4. Thread

24 Apr 2019 in CS on OS

Thread?

User-Level Thread
- 애플리케이션이 쓰레드를 관리(생성, 소멸, 스케줄링)
- 커널은 쓰레드 존재 여부를 알지 못함
- 장점
  - 커널 권한을 요구하지 않기 때문에 context switching이 빠름
  - 스케줄링 알고리즘을 커널과 독립적으로 구성 가능
  - 기존 OS와 상관 없이 작동 가능, 하위 커널에 독립적
  - 정리 : concurrent processing, fast response, multiprocessing, resource sharing
- 단점
  - 특정 쓰레드가 시스템콜을 호출할 경우 block되어서 모든 쓰레드도 멈춤
  - 따라서 시스템콜을 호출할 땐 장점을 활용 못함
  - 또한 멀티 쓰레드라고 하더라도 한 프로세스엔 하나의 프로세서만 할당 가능, 따라서 장점을 완전히 활용은 불가능
Kernel-Level Thread
- 커널이 쓰레드 생성, 소멸, 관리
- 장점
  - 하나의 쓰레드가 시스템콜을 호출해서 block되어도 다른 쓰레드는 실행 가능(concurrency & parallel)
  - OS Kernel 자체도 멀티쓰레딩 가능 - 효율이 좋아짐
- 단점
  - Context switching 오버헤드가 큼 (커널 레벨로 계속 들어감)
  - 쓰레드 생성 오버헤드가 비교적 큼(커널 레벨로 들어가야 하기 때문) : 유저레벨 쓰레드의 10배

3. Interrupt / Exception

18 Apr 2019 in CS on OS

Interrupt / Exception : 둘 다 예외적인 상황

Interrupt :
- 외부적인 이벤트, 현재 CPU에서 실행되는 프로세스와 상관 없음
- keyboard interrupt, Direct Memory Access 후 완료를 CPU에게 알리는 상황
- asynchronous(언제 발생할지 모름), external events
- 인테럽트가 발생하면 현재 프로세스의 상태를 저장, 인테럽트 핸들러 실행 후 복구
- 프로세서의 인테럽트 핀이 설정됨
  - #INT
  - #NMI (Non-maskable interrupt) : 우선순위가 #INT 보다 높음 (interrupt disable도 무시)
- examples
  - I/O interrupt
    - 키보드 ctrl + c 입력, 키보드 입력
    - 네트워크 패킷 수신
    - DMA(Direct Memory Accessing) 완료
  - Hard reset interrupt : reset 버튼 누르기
  - Soft reset interrupt : ctrl + alt + delete
- 정리
  1. 명령어 실행
  2. interrupt 핀 확인
  3. system bus의 interrupt vector 확인
  4. interrupt vector code 실행 (control transfer)
  5. handler returns to next instruction

2. 프로세스

10 Apr 2019 in CS on OS

프로세스?

실행중인 프로그램의 한 인스턴스
- 프로그램은 디스크에 저장된 실행 파일, 이게 실행이 되면 프로세스

1. 운영체제

30 Mar 2019 in CS on OS

운영체제?

하드웨어와 애플리케이션 사이에 있는 시스템 소프트웨어
목적?
- 사용을 편하게 - Low-level 하드웨어를 조작할 수 있는 간단한, 통합된 인터페이스 제공
- 공유 - 하드웨어 자원을 여러 프로세스/사용자가 공유할 수 있도록
- 보호 - 하드웨어를 잘못된 사용으로부터 보호함
Key Interfaces
- ISA (Instruction Set Architecture) : x86, ARM, MIPS (Machine Language)
  - SW와 HW 사이의 인터페이스를 정의
- ABI (Application Binary Interface)
  - 시스템콜 인터페이스를 정의함
- API (Application programming interface)
CISC (Complex Instruction Set Computer)
- 복잡한 명령어 집합
- 명령어의 수가 많음
- 80년대 중반까지 사용 (x86, VAX)
RISC (Reduced Instruction Set Computer)
- 간단한 명령어 집합
- 적은 수의 명령어
- 80년대 이후의 대부분의 아키텍처에 적용
  - ex) PowerPC, Alpha, SPARC, IA64, ARM
Revolution of OS (순서대로)
- Serial Processing
  - Turing Machine (1936)
    - 새로운 수학적인 컴퓨팅 모델
    - 현대 컴퓨터의 이론적인 배경
    - 현존하는 모든 컴퓨터는 튜링 머신의 Subset
  - Bombe(1940)
    - 독일 에니그마를 해독하기 위해 만들어진 최초의 전자식 컴퓨터
  - Colossus(1943)
    - 1세대 Programmable Digital Computer (Hard-wired Programming)
  - ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)
    - 탄도 계산을 위해서 만들어짐
- Simple Batch Systems
  - Monitor
    - 사용자가 작업(job)을 카드 또는 테이프에 작성한 후 제출 - 순서대로 처리
    - 모니터란 프로그램은 메모리에 상주, 인풋을 하나씩 처리함
    - 프로세서에 비해 입출력이 굉장히 느리기 때문에 idle한 상태가 오래 지속됨 - 비효율
- Multiprogrammed Batch Systems
  - I/O를 기다리지 않고 그 시간에 다른 작업(job)을 처리함
  - Processor Utilization이 좋음
  - 자신의 작업을 처리하기 위해 이전의 작업을 기다려야 함
- Time Sharing Systems
  - 여러 사용자가 동시에 하나의 컴퓨터를 사용 가능
  - 각 사용자가 기다리는 response time이 줄어듬 (Minimizing Response time is more important than maximizing throughput )
  - Time slice / Round Robin
  - Context Switching