CPU 가상화

자원 할당

• a 프로세스가 수행하다가 일정 시간이 지나면 b 프로세스로 cpu 할당
• 그럼 a와 b 모두 메모리에 존재, 이 때 서로 건들이면 안되는데 이것을 해결해야 함
  • 하드웨어에 접근하는 명령이 있다면, 이 명령을 실행하지 못하게 해야함
  • OS가 CPU에 대한 모든 권한이 있으면 막을 수 없음
• 해결 방법 1 (dual mode)
  • 2개의 모드를 둠 (user mode, kernel mode(privileged mode))
  • 2개의 명령어를 둠 (normal operation, restricted operation(제한된 명령어))
  • user mode → normal oepration (가능)
  • kernel mode → restricted operation, kernal mode → normal oepration (가능)
  • use mode → restricted operation (불가능) (trap에서 걸려소 kernel process 종료시킴)
• 해결 방법 2 (system call)
  • system call → user mode에서 system call 요청시 kernel mode로 변경
  • jump를 하면 system call에 맞는 system call handler가 생성됨 → sys 종류에 따른 내용을 호출하여 사용(이 때 자격검사를 하는 부분이 있음 ex) A가 b라는 자원을 건드려도 되는가, 실패하면 -1을 반환하고 반환), kernel stack이 있음(여기에도 sp 존재)
  • user stack (구성 : code ,전역, heap이 존재, user stack에 sp(stack point) 있음), 여기에 있는 sp가 kernel stack에 있는 sp로 이동

time sharing

• CPU가 프로세스를 실행 중인데 OS가 어떻게 제어권을 다시 획득 할 수 있는가
  • 협조 방법 - 시스템 콜을 기다린다
  • 비협조 방식 - OS가 강제로 제어를 빼앗아 온다

협조 방식 (cpu를 한 프로세스가 독차지 하는 문제가 있음)

• 프로세스가 시스템 호출을 사용하거나 비정상적인 행위로 트랩이 발생하면 OS로 제어권이 넘어 옴
  • OS는 시스템 호출 또는 트랩을 처리한 후 다음에 실행할 프로세스를 결정할 수 있음
• yield() 와 같은 시스템 호출을 주기적으로 사용
  • 프로세스의 선의에 너무 기대는 거 아닐까?
• 예) Macintosh OS 초기 버전, Xerow Alto system 등

비협조 방식

• 프로세스가 비협조적이라고 가정할 때 OS가 제어권을 얻으려면?

  → 외부에서 강제

• 비결은 Timer Interrupt

• 인터럽트 : 어떤 이벤트 발생이 CPU에 직접 전달됨

  • 프로세스가 중단되고 인터럽트 핸들러가 실행됨
  • 제어가 OS로 넘어감

• 타이머

  • 수정 발진자 + counter로 구성된 장치
  • 정해진 시간(수 ms)마다 인터럽트 발생하도록 부팅 시 설정(tick)

• Timer intterupt가 발생하면

  • 시간 관련 작업, scheduler 수행, context switch

• Scheduler - 다음에 수행할 프로세스 결정