컴퓨터의 개론적인 부분이 궁금합니다. 한 것 같습니다?

안녕하세요. 오랜만입니다.
예전엔 자주 들르기도 하고 나름 명확한 질문만 했던 것 같은데
요새는 뜸하게 오면서 매번 애매한 질문만 드리고 있어 안타깝습니다.
(그런데 앞으로도 거의 이런 질문을 드릴 것 같네요.)

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1. 운영 체제, 파일 시스템, 메모리, 컴파일러를 이해하기 위해 다음과 같은 책을 샀습니다.
- 개발자를 위한 나만의 운영체제 만들기 - 노재현 저
- 컴파일러 구조와 원리 (컴파일러로 배우는 언어 처리 시스템) - 아오키 미네로우 저
하지만 컴퓨터를 제대로 쓰기 힘든 환경에서 책만으로 공부하기는 너무 힘들더군요.

2. 궁금한 건 메모리와 파일 시스템, 그리고 프로그램 자체에 대한 것입니다.
ㄱ. 파일 시스템.
파일 시스템이 뭘까 하고 책을 뒤져도 답을 얻지 못하던 도중에, 문득 든 생각이 있습니다.
텍스트 파일 하나를 만들고 abcde를 입력한 다음 test.txt로 파일을 저장하면, test.txt 파일의 크기는 5바이트입니다.
그렇다면 test.txt 문자열의 정보는 어디 있을까를 생각해봤습니다. 파일 크기가 5바이트이니 파일 내는 아닙니다.
즉 파일 시스템은 파일과 그 위치가 별개로, 파일을 관리하는 리스트 같은 체계일 것이라는 생각이 들었습니다.
- 질문. 파일 시스템은 어디에 있는 것입니까? RAM입니까, HDD입니까?
- 질문. 파일을 관리하는 체계도 FAT, NTFS, exFAT, ext와 같이 여러 종류가 있다고 알고 있습니다.
접근하기 쉬운 관리 체계는 어떤 것인지에 대해 알고 싶습니다. (단서를 주시면 직접 찾겠습니다.)
- 질문. 파일의 이름은 어떻게 관리됩니까? 힙처럼 쌓아놓는 방식이라면 test1.txt 파일을 만들고 test2.txt 파일을 만든 다음
test1.txt 파일의 이름을 test13.txt로 바꾸면 원래 문자열인 test1.txt는 해제하고 test13.txt를 test2.txt 뒤에 붙이는 방식으로
해야 할 것 같은데, 실제로 이렇게 성능 낭비가 심할 것 같은 방법을 씁니까? 다른 방법이 있나요?

ㄴ. 파일.
파일은 0과 1이 반복된 것으로, 0과 1을 직접 쳐주는 것으로도 파일을 작성하는 것이 가능하다는 생각이 들었습니다.
- 질문. 응용 프로그램의 시작과 끝은 어떻게 판정합니까? 애초에, 어떤 것이 코드 영역이고, 어떤 것이 데이터 영역이라는 것을
어떤 방식으로 판정합니까? 그냥 원래 어떤 방식으로든 실행할 수 있는 파일을 운영체제가 일부러 종류를 나눠 실행 가능 여부를
제한하는 것뿐인가요?
- 질문. 'mov eax, 0'을 실행하는 응용 프로그램을 작성하고 싶습니다. 'mov eax, 0'이 '01101101'이라면 파일에 '01101101'을 기록하는 것으로
응용 프로그램의 작성이 끝이 난다는 소리입니까? 어셈블리로 코드를 작성하면 일반적으로 다음의 꼴이 되는 것으로 알고 있는데,
어셈블리는 기계어와 일대일 대응되므로 .data도 임의의 기계어, .data 안의 내용도 임의의 기계어로 바뀌는 것입니까?

.data                 | 00101001
    ; ............... | 01001010
    ; ............... | 01010101
.code                 | 00110101
    mov eax, 0        | 01101101
.data                 | 00101001
    ; ............... | 10111001
    ; ............... | 11101011

ㄷ. 메모리.
물리 메모리와 가상 메모리의 매핑, 일렬로 나열해야만 할 것 같은 메모리를 어떻게 쓰고 싶을 때마다 가져오는지가 궁금합니다.
- 질문. 메모리 관리 유닛이 하는 일이 무엇입니까? 메모리를 관리한다는 정의적인 느낌보다, 실제 어떤 방식으로 메모리를 관리해주는지가 궁금합니다.
- 질문. 프레임, 페이지의 개념으로 물리 메모리와 가상 메모리는 서로 매핑되는 것으로 알고 있는데,
그렇다면 가상 메모리에서 4바이트만큼 차이가 나도 물리 메모리에선 4바이트의 차이가 나지 않을 수도 있는 것입니까?
매번 프레임에 맞는 페이지를 갖다 주는 방식으로 메모리에 접근해야 하나요? 성능 낭비가 심할 것 같습니다.
- 질문. 스택 메모리의 구현은 간단한 것이었지만, 힙은 제가 배운 자료구조 개념으로 어떻게 응용해야 할 지 감조차 안 잡힙니다.
이 부분은 떠오르시면 말씀해주시면 감사하겠지만, 알아서 찾아보도록 노력은 하겠습니다.
- 질문. 프로그램이 실행될 때 운영체제는 메모리를 어떻게 배분합니까?

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코멘트를 주시면 질문에 대해 더 자세하게 궁금한 내용을 적겠습니다.

쓰다 보니, 저는 제대로 된 공부를 하고 있는 게 아니라
탈선을 하고 있는 느낌이 드네요.
아예 처음부터 다시 배워야할 지도 모르겠습니다.
C, C++ 등의 고수준 프로그래밍이 가능하면서
이런 저수준의 개념은 제대로 이해하지 못하는 것도 참 민망합니다.
머릿속이 복잡해 무엇을 검색해야 뭐가 나올지도 감이 안 잡힙니다.

다시 한 번 죄송합니다. KLDP 여러분의 도움을 청합니다.