CS - 운영체제 OS 01. Introduction

Chapter 1. Introduction

1. 운영체제(Operating System, OS)란?

• 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
• 협의의 운영체제 (커널) - 전공자 입장에서의 운영체제
  : 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분
• 광의의 운영체제
  : 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념
• 하드웨어(자원)를 효율적으로 관리하는 것이 운영체제의 가장 중요한 역할이자 목적
  
  

2. 운영체제의 목표

• 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공
  • 운영 체제는 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
  • 하드웨어를 직접 다루는 다른 복잡한 부분을 운영체제가 대행
• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리
  • 프로세서, 기억장치, 입출력 장치(하드웨어 자원) 등의 효율적 관리
    • 사용자간의 형평성 있는 자원 분배 필요
    • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록 관리
    • 실행중인 프로그램들에게 짧은 시간씩 CPU를 번갈아 할당
    • 실행중인 프로그램들에 메모리 공간을 적절히 분배
  • 사용자 및 운영체제 자신의 보호
  • 프로세스, 파일, 메시지(소프트웨어 자원) 등을 관리

3. 운영체제의 분류 - 동시 작업 가능 여부

• 단일 작업 (single tasking)
  • 한 번에 하나의 작업만 처리
    예) MS-DOS 프롬포트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음
• 다중 작업 (multi tasking)
  • 동시에 두 개 이상의 작업 처리
    예) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 없음

4. 운영체제의 분류 - 사용자의 수

• 단일 사용자 (single user) 예) MS-DOS, MS Windows
  
• 다중 사용자 (multi user) 예) UNIX, NT server
  

5. 운영체제의 분류 - 처리방식

• 일괄 처리 (batch processing)

  • 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리

  • 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 함

    예) 초기 Punch Card 처리 시스템

  • interactive 하지 않음 (역사적의 시스템)

• 사분할 (time sharing)
  • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
  • 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐 예) UNIX
    
  • interactive한 방식
  • 범용적 사용
• 실시간 (Realtime OS)
  • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨(데드라인)이 보장되어야 하는 실시간시스템을 위한 OS
  • 특수한 목적을 가진 시스템에서 사용 예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어 (한 공정이 멈추면 다른 공정도 밀려서 정전 시 문제 초래)
    
  • 실시간 시스템의 개념 확장
    • Hard realtime system (경성 실시간 시스템)
    • Soft realtime system (연성 실시간 시스템)

*몇가지 용어

• Multitasking
• Multiprogramming
• Time sharing (멀티태스킹과 유사하지만 CPU를 좀 더 강조한 용어)
• Multiprocess
• 구분
  • 위의 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻한다
  • Multiprogramming은 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조
  • Time Sharing은 CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조
• Multiprocessor : 위의 용어들과 다르게 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미

6. 운영 체제의 예

• 유닉스 (UNIX)
  • 코드의 대부분을 C언어로 작성
  • 높은 이식성 - Potable
  • 최소한의 커널(메모리 핵심 부분) 구조
  • 복잡한 시스템에 맞게 확장 용이
  • 소스 코드 공개 - 누구나 이용 가능, 학술적 사용 가능
  • 프로그램 개발에 용이
  • 다양한 버전
    • System V, FreeBSD, SunOS, Solaris
    • Linux
  • (안드로이드도 운영체제 커널은 리눅스를 사용하고 있음)
• DOS(Dist Operating System)
  • MS사에서 1981년 IBM-PC를 위해 개발
  • 단일 사용자용 운영체제, 메모리 관리 능력의 한계(주 기억장치 : 640KB)
• MS Windows
  • MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제
  • Plug and Play, 네트워크 환경 강화
  • DOS용 응용 프로그램과 호환성 ㅈ공
  • 불안정성
  • 풍부한 자원 소프트웨어
• Handheld device를 위한 OS
  • PalmOS, Pocket PC (WinCE), Tiny OS

7. 운영체제의 구조

CPU 스케쥴링 - 누구에게 CPU를 줄까?

메모리 관리 - 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?

파일 관리(Disk) - 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?

입출력 관리(I/O device) - 각기 다른 입출력장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?

프로세스 관리 - 프로세스의 생성과 삭제, 자원할당 및 반환, 프로세스 간 협력

그 외 - 보호 시스템, 네트워킹, 명령어해석기(command line interpreter)

🔗강의 바로가기 운영체제 - 이화여자대학교 반효경 교수님 강의를 듣고 정리한 내용입니다.

참고 교재
A. Silberschartz et al.. Operatting System Concepts. Seventh Edition, John wiley & Sons, Inc. 2004. (또는 동저자의 Operatiing System Principles, Seventh Edition. Wiley Asia Student Edition)