하드웨어 구성 지도

하드웨어 추상화와 조율

CPU가 명령을 실행하고, 메모리가 데이터를 공급하고, 버스와 컨트롤러가 외부 장치를 연결합니다. OS는 이 차이를 숨기면서 자원을 공평하게 나눕니다.

속도 차이 레지스터와 디스크 사이의 큰 격차를 어떻게 감출까?

공유 자원 CPU, 메모리, I/O를 여러 프로세스에 어떻게 나눌까?

보호 경계 사용자 코드가 하드웨어를 직접 망가뜨리지 못하게 막는다

CPU 명령 실행

PC, FLAGS, 레지스터 상태를 저장하고 복원한다.

fetch 주소 버스

어디를 읽을지 지정

Memory 계층과 캐시

속도와 용량 차이를 지역성으로 완충한다.

transfer 데이터 버스

폭이 처리량을 제한

I/O 컨트롤러

장치 완료를 인터럽트로 OS에 알린다.

CPU: 실행 상태 저장 Memory: 계층과 캐시 Bus: 데이터 이동 폭 I/O: 인터럽트로 복귀

CPU

명령어 실행

PC, FLAGS, 범용 레지스터 상태를 저장하고 복원해야 컨텍스트 스위칭이 정확해집니다.

Memory

캐시는 빠르지만 작고, RAM은 느리지만 큽니다. 가상 메모리는 이 차이를 관리합니다.

Bus

주소/데이터/제어 신호가 버스를 지나 대역폭을 정합니다.

I/O

장치 제어는 드라이버, 표준 인터페이스는 OS가 맡습니다.

Fetch PC가 가리키는 명령어를 메모리에서 가져온다

Decode 제어 장치가 연산과 피연산자를 해석한다

Execute ALU나 메모리 접근이 실제 작업을 수행한다

Transfer 버스와 캐시가 필요한 데이터를 이동시킨다

Signal I/O 완료는 인터럽트로 OS에 다시 알려진다