Introduction to Operating Systems

✏️ 운영체제(Operating System, OS)란?

컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층

• 좁은 의미의 운영체제 - 커널
  운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분
• 넓은 의미의 운영체제
  커널뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념

✏️ 운영체제의 목표

1. 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리

• 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리
  • 사용자간의 형평성 있는 자원 분배
  • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록 (효율성)
• 사용자 및 운영체제 자신의 보호
• 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리

2. 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공

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

✏️ 운영체제의 분류

동시 작업 가능 여부

• 단일 작업 (Single tasking)
• 한 번에 하나의 작업만 처리
• ex. MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령 수행시킬 수 없음

• 다중 작업 (Multi tasking)
  • 동시에 두 개 이상의 작업 처리
  • ex. UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램 수행 가능

사용자의 수

• 단일 사용자 (Single user)
  • ex. MS-DOS, MS Windows

• 다중 사용자 (Multi user)
  • ex. UNIX, NT server

처리 방식

• 일괄 처리 (Batch processing)
  • 작업 요청을 일정량 모아서 한꺼번에 처리
  • 작업이 완전히 종료될 때까지 기다려야 함
  • ex. 초기 Punch Card 처리 시스템
  • interactive X

• 시분할 (Time sharing)- 현대
  • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할해 사용
  • 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐
    • ex. UNIX
  • Interactive
  • 정확한 시간을 지켜야 하는 것은 아님

• 실시간 (Realtime OS)
  • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 운영체제
  • 특수한 목적을 가진 시스템에서 사용
  • ex. 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로봇 제어

• 실시간 시스템의 개념 확장
  • Hard realtime system (경성 실시간 시스템) : 정해진 시간을 지키지 않으면 치명적인 결과를 초래하는 시스템
  • Soft realtime system (연성 실시간 시스템) : 정해진 시간은 있지만 조금 어겨도 크게 문제가 되지 않는 시스템

✏️ 용어 정리

아래의 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 의미

• Multitasking : 일반적인 용어, 하나의 프로그램이 끝나기 전에 다른 프로그램이 실행 가능하다는 의미
• Multiprogramming : 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조
• Time Sharing : CPU의 시간을 분할해 나눠 쓴다는 의미 강조
• Multiprocess

구분!
Multiprocessor : 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미

✏️ 운영체제의 예

UNIX

• 코드의 대부분을 C언어로 작성
  • C언어 : UNIX를 만들기 위해 만들어진 언어로 고급 언어이지만 기계어와 가까움
• 높은 이식성 (portable)
  • C언어가 기계어와 독립적인 언어이기 때문에 다른 컴퓨터에 이식하기 쉬움
• 최소한의 커널 구조
• 복잡한 시스템에 맞게 확장 용이
• 소스코드 공개
  • 이제는 아님 - Linux가 소스 코드 공개 정신 이어가고 있음
• 프로그램 개발에 용이
• 다양한 버전
  • System V, FreeBSD, SunOS, Solaris
  • Linux

DOS

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

MS Windows

• MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영체제
• Plug and Play, 네트워크 환경 강화
• DOS용 응용 프로그램과 호환성 제공
• 불안정성
• 풍부한 자원 소프트웨어

Handheld device를 위한 OS

• PalmOS, Pocket PC (WinCE), Tiny OS

✏️ 운영체제의 구조

---

참고자료
KOCW, 반효경 교수님, 운영체제