[Computer Science][Operating System] 운영 체제의 모든 것: 컴퓨터의 심장부를 이해하자! 💻❤️

김상욱·2024년 8월 11일

운영 체제는 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어 간의 중재자 역할을 하며, 사용자가 컴퓨터를 효율적으로 사용할 수 있도록 돕는 필수적인 시스템 소프트웨어입니다. 이제 운영 체제의 역할과 기능을 깊이 있게 살펴보겠습니다.

운영 체제란 무엇인가? 🤔

운영체제(OS, Operating System)는 하드웨어를 관리하고, 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리하며, 응용 프로그램과 하드웨어 간의 인터페이스로써 다른 응용 프로그램이 유용한 작업을 할 수 있도록 환경을 제공합니다. 즉, 운영체제는 사용자가 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 시스템 소프트웨어입니다.

운영 체제의 주요 역할 🔑

1. 프로세스 관리

운영 체제는 현재 실행되고 있는 응용 프로그램을 관리합니다. 이는 CPU를 관리하는 것과도 연결됩니다. 운영 체제는 CPU를 점유해야 할 프로세스를 결정하고, 이들 간의 공유 자원 접근과 통신을 조절합니다.

2. 저장장치 관리

운영 체제는 1차 저장 장치인 메인 메모리와 2차 저장 장치인 하드디스크, NAND 등을 관리합니다.

1차 저장장치(Main Memory)
- 프로세스에 할당하는 메모리 영역의 할당과 해제
- 각 메모리 영역 간의 침범 방지
- 메인 메모리의 효율적 활용을 위한 가상 메모리 기능
2차 저장장치(HDD, NAND Flash Memory 등)
- 파일 형식의 데이터 저장
- 이러한 파일 데이터 관리를 위한 파일 시스템을 운영 체제가 관리합니다. (예: FAT, NTFS, EXT2, JFS, XFS 등)

3. 네트워킹

네트워킹은 현대 컴퓨터 활용의 핵심입니다. 운영 체제는 TCP/IP 기반의 인터넷에 연결하거나, 응용 프로그램이 네트워크를 사용하도록 지원하는 네트워크 프로토콜을 제공합니다. 즉, 컴퓨터가 다른 장치와 통신할 수 있도록 필요한 소프트웨어 기능과 서비스를 제공합니다.

TCP/IP

IP (Internet Protocol): 장치의 주소를 정의하고, 데이터를 어떤 주소로 보내야 하는지 결정합니다.
TCP (Transmission Control Protocol): 데이터가 신뢰성 있게 전달되도록 보장하며, 손실된 데이터는 재전송 요청을 합니다.

4. 사용자 관리

하나의 PC를 여러 사람이 사용하는 경우, 운영 체제는 각 사용자의 계정을 관리할 수 있는 기능이 필요합니다. 이는 프라이버시와 보안을 위해 개인 파일에 대한 접근을 제어하고, 파일이나 시스템 자원에 대한 접근 권한을 지정할 수 있도록 지원합니다.

5. 디바이스 드라이버

운영 체제는 다양한 하드웨어를 인식하고 관리합니다. 이를 위해 하드웨어를 추상화 해주는 디바이스 드라이버가 필요합니다. 운영 체제는 이러한 드라이버를 통해 하드웨어와 소프트웨어 간의 원활한 상호작용을 보장합니다.

아래는 IP와 TCP에 대한 내용을 통합하여 보완한 내용입니다.

TCP/IP 프로토콜 🌟

1. IP (Internet Protocol)

IP 주소: IP는 각 장치의 주소를 정의합니다. 모든 장치는 인터넷에 연결될 때 고유한 IP 주소를 부여받습니다. 이 주소는 데이터를 어떤 장치로 보내야 하는지를 결정하는 중요한 요소입니다.
데이터 라우팅: IP는 데이터를 목적지까지 라우팅하는 역할을 합니다. 데이터는 작은 패킷으로 나누어져 전송되며, 이 패킷들이 서로 다른 경로를 통해 전달되더라도 최종 목적지에서 다시 조립될 수 있도록 설계되어 있습니다.

2. TCP (Transmission Control Protocol)

데이터 전송의 신뢰성 보장: TCP는 데이터가 정확하게, 순서대로 도착하도록 보장하는 프로토콜입니다. 데이터가 전송되는 동안 손실되면, TCP는 자동으로 재전송을 요청하여 신뢰성을 유지합니다.
세그먼트: TCP는 데이터를 세그먼트(segment)로 나누어 전송합니다. 각 세그먼트는 도착 확인을 받고, 손실된 세그먼트는 재전송됩니다. 이를 통해 데이터의 일관성과 신뢰성을 보장합니다.

[1] 컴공생의 다이어리 - 운영체제(OS, Operating System) - 정의, 종류, 기능, 목적 (https://computer-science-student.tistory.com/384)
[2] 모두의연구소 - 운영체제 그것이 알고싶다! (https://modulabs.co.kr/blog/introducing-os/)
[3] GitHub - [Operating System - Chapter 1] 운영체제란 무엇인가? (https://imbf.github.io/computer-science(cs)/2020/08/21/What-is-The-Operating-System.html)
[4] velog - [운영체제] 운영체제란? - 정의, 역할, 구조 (https://velog.io/@dddooo9/%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C-%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C%EB%9E%80-%EC%A0%95%EC%9D%98-%EC%97%AD%ED%95%A0-%EA%B5%AC%EC%A1%B0)