[운영체제] 운영체제 소개

운영체제란?

• 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
• 협의의 운영체제(커널, 좁은 의미의 운영체제)
  - 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분을 말함
  - 자원을 배분하는 역할을 함
  - 보통 개발자들이 말하는 운영체제
• 광의의 운영체제(넓은 의미의 운영체제, ex. Unix)
  - 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함하는 개념
  

운영체제의 목적

컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리

• 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리
  • 사용자 간의 형평성있는 자원 분배
  • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록
• 사용자 및 운영체제 자신 보호
• 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리

사용자가 컴퓨터를 편리하게 사용할 수 있는 환경 제공

• 운영체제는 동시 사용자 / 프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상 제공
• 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

운영체제의 분류

동시 작업 가능 여부

• 단일 작업(Single Tasking)

  • 한번에 하나의 작업만 처리
  • 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음
  • ex) MS-DOS

• 다중 작업(Multi Tasking)

  • 동시에 두개 이상의 작업 처리
  • 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음
  • ex) UNIX, MS Windows

사용자의 수

• 단일 사용자(Single User)

  • ex) MS-DOS, MS Windows

• 다중 사용자(Multi User)

  • ex) UNIX, NT Server

처리 방식

• 일괄처리(Batch Processing)

  • 작업 요청의 일정량을 모아서 한번에 처리
  • 작업이 완료 될 때까지 기다려야함
  • 요즘 운영체제에는 잘 쓰이지 않음
  • ex) 초기 punch card 처리 시스템 -> OMR 카드 수거 후 일괄 처리
    

• 시분할(Time Sharing)

  • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
  • 일괄처리 시스템에 비해 짧은 응답시간을 가짐
  • 키보드를 누르면 바로 화면에 나오듯이 자신의 입력 값을 바로 응답 받기 때문에 interactiv한 방식
  • 요즘 운영체제, 사람에 특화된 시스템(물론, 정확한 시간을 지켜주거나 그런 시스템은 아님)
  • 시분할OS(ex.네비게이션) 위에서 실시간이 중요한 기능에는 어떻게 대응할 것인가가 중요하게 대두되고 있음

• 실시간(Realtime OS)

  • 정해진 시간안에(dead line 존재) 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS
  • 원자로/공장/미사일 등 시간이 중요한 경우 사용
  • 실시간 시스템의 개념 확장
    • Hard Realtime System(경성 실시간 시스템) - 시간에 매우 엄격
    • Soft Realtime System(연성 실시간 시스템) - 제한 시간은 존재하지만, 시간이 지나도 큰 문제는 발생하지 않고 불편하기만 함

운영체제의 예

• 유닉스(Unix)

  • 대형 컴퓨터를 위한 운영체제
  • 코드의 대부분을 C언어로 작성
  • 높은 이식성, 최소한의 커널 구조
  • 복잡한 시스템에 맞게 확장 용이, 프로그램 개발에 용이
  • 소스코드 공개, 다양한 버전
  • System U, Free BSD, SunOS, Solaris, Linux

• DOS(Disk Operating System)

  • MS사에서 1981년 IBM-PC를 위해 개발
  • 단일 사용자용 운영체제
  • 메모리 관리 능력의 한계(주기억장치 : 640KB)

• MS Windows

  • MS사의 다중 작업용 GUI기반 운영체제
  • Plug and Play, 네트워크 환경 강화
  • DOS용 응용 프로그램과 호환성 제공
  • 불안전성
  • 풍부한 지원 소프트웨어

• Handheld Device를 위한 OS

  • Palm OS, Pocket OS(wince), Tiny OS

운영체제의 구조(개괄적으로)

• 운영체제는 CPU, Memory, Disk(HDD,SSD), I/O device(입출력장치)를 어떻게 효율적으로 분배하고 관리하느냐가 중요!

CPU 스케줄링

• CPU의 자원을 효율적으로 사용하기 위한 루틴

메모리 관리

• 한정된 메모리를 효율적으로 사용하기 위한 방법

I/O device

• I/O device의 사용을 효율적으로 하기 위한 방법

프로세스 관리

• 프로세스의 생성과 삭제
• 자원 할당 및 반환
• 프로세스 간 협력

+ 시스템 보호, 네트워킹, 명령어 해석기

용어 정리

Multi Tasking Multi Programming Time Sharing Multi Process

• 위의 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻함
• Multi Programming은 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조
• Time Sharing은 CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조

Multi Processor

• 하나의 컴퓨터에 CPU(Processor)가 여러 개 붙어 있음을 강조

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References

• http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1046323

이 글은 kmooc에서 이화여대 반효경 교수님 운영체제를 수강하면서 작성한 필기를 바탕으로 작성했습니다.