운영체제의 정의

• 컴퓨터를 어떻게 운영할것인가에 대한 체제를 제공하는 것을 뜻함
• 운영체제는 응용 프로그램, 사용자에게 편리한 인터페이스 환경을 제공하고 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리하는 소프트웨어이다.
• 하드웨어에 대한 모든 책임을 맡고 있는 운영체제를 거치지 않고는 하드웨어에 접근할 수 없다.
• 운영체제는 컴퓨터에 있는 하드웨어(자원)를 조정하고 관리하는 역할을 할 때, 하드웨어의 도움 없이 작동하기 어렵기 때문에 운영체제를 소프트웨어와 하드웨어의 결합 형태인 펌웨어(firmware)라고 부르기도 한다.
• 컴퓨터의 하드웨어와 컴퓨터를 사용하는 사용자 사이에 중재자 역할을 담당한다.
• 운영체제는 시스템 소프트웨어이다.
• 운영체제는 주로 사용의 편리와 자원의 이용 간에 적절한 조화를 이루도록 설계된다.

운영체제의 역할 및 필요성

1) 운영체제는 사용 규칙의 역할을 수행한다.

• 초기의 컴퓨터는 정해진 계산만 수행했기 때문에 특별한 사용 규칙이 필요 없었다. 그러나 메모리, cpu 등의 성능이 향상되고, 여러 작업을 동시에 할 수 있는 컴퓨터 환경이 조성되면서 사용 규칙이 필요해졌다. 복잡한 작업 환경에 규칙이 없으면 기계를 망가뜨릴 수도 있기 때문에 등장한 것이 바로 운영체제이다.

2) 운영체제는 새로운 기능의 추가나 성능의 향상을 위해 필요하다.

• 운영체제가 없는 기계는 만들 당시에 구현한 기능 외에 다른 기능을 추가하거나 성능을 향상할 수 없기 때문에 처음에 설계한 대로만 사용할 수 있다. 에니악과 운영체제가 없는 기계는 전선으로 고정되어 정해진 계산만 가능하다.
• 운영체제가 있는 기계는 새로운 기능의 추가나 성능의 변경이 가능하므로 성능 및 효율성을 꾀할 수 있으며, 이러한 기계를 프로그램이 가능한 기계라고 부른다. 유선전화기와 스마트폰은 큰 차이가 있다. 둘 다 전화기이지만 유선전화기는 통화만 가능하고 운영체제가 있는 스마트폰은 새로운 프로그램을 설치하여 다양한 기능을 사용할 수 있다. -> 운영체제가 있는 기계는 기능을 계속 향상할 수 있다.

3) 운영체제는 자원보호를 해준다.

• 컴퓨터는 CPU와 메모리,입출력장치(키보드,마우스.모니터),하드디스크,사운드카드,그래픽카드,네트워크카드,터치패드와 같이 다양하게 구성된다. 이렇게 컴퓨터에 부착된 모든 장치를 컴퓨터 자원이라고 한다.
• 운영체제는 사용자가 직접 자원에 접근하는 것을 막음으로써 자원을 보호하고 관리한다.

4) 운영체제는 자원관리를 한다.

• 컴퓨터를 사용할 때, 다양한 응용 프로그램을 동시에 사용하며, 많은 응용 프로그램에 비해 컴퓨터를 구성하는 장치는 매우 제한적이다. 즉 대부분이 하나의 키보드,CPU,메모리,마우스,하드디스크로 이루어져 있어 각각 응용 프로그램이 장치를 서로 독차지하려 한다.
• 운영체제는 이러한 자원을 응용 프로그램에 적절히 나누어주어 사용자가 원할하게 작업할 수 있도록 돕는다.

5) 운영체제는 사용자에게 편리한 인터페이스 환경을 제공한다.

• 운영체제는 사용자가 자원에 직접 접근하지 못하도록 하는 대신 자원을 이용할 수 있는 여러 방법을 제공한다
• 사용자가 컴퓨터를 보다 쉡게 사용할 수 있도록 다양한 인터페이스(하드웨어 인터페이스 , 사용자 인터페이스)를 제공함으로써 컴퓨터 자원을 보호함과 동시에 사용자의 편의를 도모한다.

운영체제의 목표

1) 효율성 : 적은 자원을 사용하여 결과를 빨리 보여줌
2) 안정성 : 운영체제는 하드웨어 전체를 관리하는 소프트웨어로, 사용자와 응용 프로그램은 운영체제 위에서 작업을 한다고 볼 수 있기 때문에 안정적이어야 한다.
3) 확장성 : 운영체제는 다양한 시스템 자원을 추가하거나 제거하기가 편리해야 한다.
4) 편리성 : 효율성만 높이려면 응용 프로그램이나 사용자에게 제약을 가하면 되지만, 제약을 가하면 사용자가 불편을 겪게 되므로 편리성을 고려해야한다.

운영체제의 구조

커널과 인터페이스로 구성

• 커널 : 프로세스 관리, 메모리 관리, 저장장치 관리와 같은 운영체제의 핵심적인 기능을 모아놓은 것으로 운영체제의 성능을 좌우한다.(자동차의 엔진에 해당)
• 인터페이스 : 사용자의 명령을 전달하고 실행 결과를 사용자에게 알려주는 역할
  

커널 내부

• 시스템 호출 : 커널이 자신을 보호하기 위해 만든 인터페이스, 사용자나 프로그램이 직접 컴퓨터 자원에 접근하는 것을 막는다. 사용자나
• 드라이버 : 커널과 하드웨어의 인터페이스를 담당, 컴퓨터 하드웨어의 종류는 다양하다.

  이때 운영체제가 각 하드웨어에 맞는 인터페이스를 개발하기는 어려우므로 하드웨어 제작자가 만든 소프트웨어를 받아서 설치하여 하드웨어를 사용할 수 있게 한다.