운영체제 개요 및 구조

삼각김밥·2023년 6월 29일

운영체제 개요

자원관리(Resource ManageMent): 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리. 컴퓨터 구성요소에게 자원을 할당하고 관리하여 응용프로그램이 원할하게 실행될 수 있도록 함. 또한 다중 작업 환경에서 여러 응용 프로그램이 동시에 실행되는 것을 지원하고, 자원의 충돌과 경쟁을 관리하여 안정적인 시스템 운영을 제공
프로세스 관리(Process Management): 프로세스의 생성, 종료, 스케줄링, 동기화, 통신 등을 관리.
파일 시스템 관리(File System Management): 파일 시스템을 관리하여 파일의 생성, 수정, 삭제, 접근(권한) 등을 관리.
입출력 관리(I/O Management): 입출력 장치의 제어와 관리.
사용자 인터페이스(User Interface): 사용자와 컴퓨터 시스템 간의 상호작용을 위한 인터페이스 제공. CLI,GUI,Touch Screen 등.

전원 공급: 전원 버튼을 누르거나 전원 연결을 통해 메인보드에 전력 공급.
기본 입력 출력 시스템(Basic Input/Output System, BIOS) 시작: ROM 또느 EEPROM에 저장된 BIOS 루틴이 시작.
POST(Power-On Self Test): BIOS는 셀프테스트를 통해 컴퓨터의 기본 하드웨어를 테스트. 이 테스트는 주 메모리, 그래픽 카드, 키보드, 마우스 등의 주요 하드웨어 구성 요소를 점검하고 정상 작동 여부를 확인. 만약 실패할 경우 블루스크린 혹은 비프음과 같이 사용자에게 전달.
부트 로더 실행: 셀프테스트가 완료되면, BIOS는 부트 로더를 찾아 실행. 부트 로더는 보통 하드 드라이브에 부트 섹터에 위치하며 주로 MBR(Master Boot Record)라고 불리는 특정 영역에 저장.
운영체제 로드: 부트 로더는 운영체제의 위치를 찾아 해당 이미지를 메모리에 로드. 이후 운영체제의 실행 코드가 시작되고 운영체제가 초기화되고 사용자에게 접근 가능한 상태가 됨.

인터럽트는 컴퓨터 시스템에서 발생하는 이벤트로, CPU가 프로그램을 구동 중일 때 입출력이나 예외 상황이 발생하여 처리가 필요한 경우에 CPU에 신호를 보내는 것. 인터럽트는 하드웨어나 소프트웨어에서 발생할 수 있으며, 주로 다음과 같은 상황에서 사용됨.
- 하드웨어 인터럽트: 하드웨어가 발생시키는 인터럽트로 입출력 장치의 데이터 전송 완료, 타이머의 경과, 외부 신호 등. CPU외의 하드웨어가 CPU에게 신호를 보내야 할 경우.
- 소프트웨어 인터럽트: 소프트웨어가 의도적으로 발생시키는 인터럽트로, 주로 예외 상황이나 특정한 시스템 콜을 처리하기 위해 사용.
인터럽트 발생시 CPU가 수행중인 작업 중지 -> 지정된 위치로 실행위치 변경 -> 인터럽트 수행 -> 종료시 중단되었던 컴퓨팅 재개.
인터럽트 타임라인.

시스템 콜(System Call)은 응용 프로그램이 운영체제의 서비스를 사용하기 위해 호출하는 인터페이스. 커널 영역의 기능을 사용자 모드가 사용 가능하게 하는 하나의 수단. 프로세스가 하드웨어에 접근해서 필요한 기능을 사용할 수 있게 함.
듀얼 모드: 컴퓨터 시스템에서 운영체제와 응용 프로그램이 하드웨어 자원을 안전하게 공유하고 관리하기 위한 모두. 사용자 모드와 커널 모드 두가지 모드.
- 사용자 모드: 응용 프로그램이 실행되는 모드로, 일반적인 응용 프로그램 코드가 실행됨. 사용자 모드에서는 특정한 하드웨어 자원에 직접 접근할 수 없고, 운영체제가 제공하는 서비스를 통해 자원에 접근해야 함.
- 커널 모드: 운영체제의 핵심 컴포넌트인 커널이 실행되는 모드로, 최고의 권한과 컴퓨터 시스템의 모든 자원에 접근할 수 있는 모드.
- 듀얼 모드는 사용자 모드와 커널 모드를 구분하여 운영체제와 응용 프로그램 간에 보안과 안정성을 유지하기 위한 것.
시스템 콜 유형
- 프로세스 제어
- 파일 관리
- 장치 관리
- 정보 유지
- 통신
- 보호