[OS] 운영체제 구조

운영체제 구조에 대해서 알아보자 !

1. 커널(Kernel)

• OS의 핵심 부분(메모리 상주)
• 가장 빈번하게 사용되는 기능들 담당한다.
  
  

2. 유틸리티(Utility)

• 비상주 프로그램
• UI등 서비스 프로그램
  
  

3. 운영체제 구조(operating system architecture)

Kernel 기능

• Hardware resource mgmt : Processor, memory, I/O devices, etc.
• Software resource mgmt : files, messages, processes, etc.

3.1 단일 구조

장점

• 커널 내 모듈 간 직접 통신
• 효율적 자원 관리 및 사용

단점

• 커널의 거대화
• 오류 및 버그, 추가 기능 구현 등 유지보수가 어렵다.

3.2 계층 구조

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장점

• 모듈화
• 계층 간 검증 및 수정 용의하다
• 설계 및 구현이 단순하다

- 현대 구조는 계층으로 사용하지 않을까 싶다(유지보수도 좋고 이점이 많아서?)

단점

• 단일구조 대비 성능 저하
• 원하는 기능을 수행을 위해 여러 계층을 거쳐야 함

3.3 마이크로 커널 구조

기능

• 커널의 크기 최소화
• 필수 기능만 포함
• 기타 기능은 사용자 영역에서 응용프로그램 형태로 수행

운영 체제 기능에 대해서 알아보자 !

• 프로세스 관리
• 프로세서 관리
• 메모리 관리
• 파일 관리
• 입출력 관리
• 보조 기억 장치 및 기타 주변장치 관리 등

4.1 프로세스 관리(Process Management)

프로세스(Process)

• 커널에 등록된 실행 단위(실행 중인 프로그램)
• 사용자 요청/프로그램의 수행 주체

OS의 프로세스 관리 기능

• 생성/삭제, 상태관리
• 자원 할당
• 프로세스 간 통신 및 동기화(syschronization)
• 교착상태(deadlock)

프로세스 정보 관리

• PCB(Process Control Bloc)

4.2 프로세서 관리(Processor Management)

중앙처리장치(CPU)

• 프로그램을 실행하는 핵심 자원이다.

프로세스 스케줄링(schduling)

• 시스템 내의 프로세스 처리 순서 결정한다.

프로세서 할당 관리

• 프로세스들에 대한 프로세서 할당한다.
• 한 번에 하나의 프로세스만 사용 가능하다.

4.3 메모리 관리(Memory Management)

주기억장치

• 작업을 위한 프로그램 및 데이터를 올려 놓는 공간

Multi-user, Multi-tasking System

• 프로세스에 대한 메모리 할당 및 회수한다.
• 메모리 여유 공간 관리한다.
• 각 프로세스의 할당 메모리 영역 접근 보호한다.

메모리 할당 방법

• 전체 적재

  장점 : 구현이 간단하다.
  단점 : 공간이 제한적이다.

• 일부 적재

  장점 : 메모리를 효율적으로 활용 가능하다.
  단점 : 보조기억 장치가 접근이 필요하다.

4.4 파일 관리(File Management)

파일(file)

• 논리적 데이터 저장 단위

사용자 및 시스템의 파일 관리

디렉토리(directory) 구조 지원

파일 관리 기능

• 파일 및 디렉토리 생성/삭제
• 파일 및 접근 및 조작
• 파일을 물리적 저장 공간으로 사상(mapping
• 백업

4.5 입출력 관리(I/O management)

입출력 과정

• OS를 반드시 거쳐야 한다.

• 사용자가 커널을 통해서 입출력을 수행하고 있다.

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참고자료 : HPC, ChatGPT을 활용해서 작성하였습니다.