운영체제가 뭐길래?

운영체제가 뭔가요?

• 컴퓨터 시스템을 운영하는 소프트웨어.

컴퓨터는 무엇인가?

• 컴퓨터는 정보를 처리하는 기계.

정보는 무엇인가?

• 클로드 섀넌이 1930년대 수학적으로 정의했음.

새넌의 정리

I(x) : x의 정보량

P(x) : x가 발생할 확률

동전을 예를 들어보자.

P(앞) = 1/2, I(앞) = - log20.5 = log22 = 1

동전의 정보량은 1이다.

즉, 정보는 불확실성을 측정해서 수치적으로 표현한 것이다.

컴퓨터가 정보를 어떻게 처리하죠?

정보의 최소 단위 : bit(binary digit)

정보의 처리 : 정보의 상태 변환 (0에서 1로, 1에서 0으로)

부울 대수(Boolean Algebra) : NOT, AND, OR

논리게이트 : NOT, AND, OR, XOR, NAND, NOR

논리 회로: IC, LSI, VLSI, ULSI, SoC, ....

• 무어의 법칙, 황의 법칙 : 칩의 집적도 향상.

정보의 저장과 전송 : 플립-플롭, 데이터 버스, RF

그래서 컴퓨터가 정보를 어떻게 처리하는가?

• 덧셈은? 반가산기, 전가산기

• 뺄셈은? 2의 보수 표현법

• 곱셈과 나눗셈은? 덧셈과 뺄셈의 반복

• 실수 연산은? 부동 소수점 표현법

• 함수는? GOTO

• 삼각함수, 미분, 적분, 사진 촬영, 동영상 재생....

컴퓨터가 만능이라는 건가요?

• 범용성 : universality
  • NOT, AND, OR 게이트만으로 모든 계산을 할 수 있다.
  • NAND 게이트만으로 모든 계산을 할 수 있다.
  • 범용 컴퓨터 : general-purpose computer
• 계산가능성 : computability
  • Turing-computable : 튜링 머신으로 계산 가능한 것.
  • 정지 문제(Halting Problem) : 튜링 머신으로 풀 수 없는 문제.

컴퓨터는 누가 만들었어요?

• 컴퓨터의 할아버지
  • Alan Turing - Turing Machine
• 컴퓨터의 아버지
  • John von Neumann - ISA : Instruction Set Architecture

앨런 튜링이 왜 컴퓨터의 할아버지인가요?

• Head, Tape, Turing Machine, Universal Turing Machine
• CPU, RAM, Application Programs, Operating System

폰 노이만은 왜 컴퓨터의 아버지인가요?

• 내장형 프로그램 컴퓨터
  • 메모리에 프로그램을 저장하는 컴퓨터
  • 소프트웨어에 따라 하드웨어 목적이 달라진다.
• 폰 노이만 아키텍쳐: 명령어 집합 아키텍쳐(Instruction Set Architecture)

프로그램이 뭔데요?

• 프로그램은 명령어의 집합이다.
  • 컴퓨터 하드웨어에 업무를 수행시킴.

운영체제도 프로그램인가요?

• 운영체제
  • 컴퓨터에서 항상 실행되는 프로그램.
  • 시스템 서비스를 애플리케이션 프로그램에 제공한다.
  • 프로세스, 자원, 유저 인터페이스 등을 관리한다.

문제

• 다음 중 컴퓨터가 아닌 것은?
  • 휴대폰
  • 텔레비전
  • 자동차
  • 지갑
• 다음 중 운영체제가 필요없는 것은?
  • 휴대폰 : 안드로이드, IOS
  • 텔레비전 : 스마트TV
  • 자동차 : AutoSAR
  • 지갑 : 전자지갑을 위한 칩 NFC

출처

운영체제 공룡책 강의를 보고 정리