운영체제란?

정의

• 하드웨어를 관리하고, 응용 프로그램과 하드웨어 사이에서 인터페이스 역할을 하며 시스템의 동작을 제어하는 시스템 소프트웨어이다.

• 시스템의 자원과 동작을 관리하는 소프트웨어

운영체제를 큰 틀로 나눠보자

1. 프로세스 관리

• 프로세스, 스레드
• 스케줄링
• 동기화 IPC 통신

• 운영체제에서 작동하는 응용 프로그램을 관리하는 기능이다.
• 어떤 의미에서는 프로세서(CPU)를 관리하는 것이라고 볼 수도 있다.
  현재 CPU를 점유해야 할 프로세스를 결정하고, 실제로 CPU를 프로세스에 할당하며, 이 프로세스 간 공유자원 접근과 통신 등을 관리하게 된다.

2. 저장장치 관리

• 메모리 관리
• 가상 메모리
• 파일 시스템

• 1차 저장장치에 해당하는 메인메모리와 2차 저장장치에 해당하는 하드디스크, NAND(Negative-AND, 플래시메모리) 등을 관리하는 기능이다.

• 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
  • 파일 데이터 관리를 위한 파일 시스템을 OS에서 관리
  • 많은 파일 시스템들이 개발되어 사용중

3. 네트워킹

• TCP / IP
• 기타 프로토콜

• TCP/IP 기반의 인터넷에 연결하거나, 응용 프로그램이 네트워크를 사용하려면 운영체제에서 네트워크 프로토콜을 지원 해야 한다.

• 이처럼 운영체제는 사용자와 컴퓨터 하드웨어 사이에 위치해서, 하드웨어를 운영 및 관리하고 명령어를 제어하며 응용프로그램 및 하드웨어를 소프트웨어적으로 제어 및 관리를 해야한다.

4. 사용자 관리

• 계정 관리
• 접근권한 관리

• 하나의 PC로도 여러 사람이 사용하는 경우가 많다.

• 운영체제는 각 계정을 관리할 수 있는 기능이 필요하다.
  사용자 별로 프라이버시와 보안을 위해 개인 파일에 대해선 다른 사용자가 접근할 수 없도록 해야 한다. 이 밖에도 파일이나 시스템 자원에 접근 권한을 지정할 수 있도록 지원하는 것이 사용자 관리 기능이다.

5. 디바이스 관리

• 순차점급 장치
• 임의접근 장치
• 네트워크 장치

• 운영체제는 시스템의 자원, 하드웨어를 관리한다. 시스템에는 여러 하드웨어가 붙어있는데, 이들을 운영체제에서 인식하고 관리하게 만들어 응용 프로그램이 하드웨어를 사용할 수 있게 만들어야 한다.

• 따라서, 운영체제 안에 하드웨어를 추상화 해주는 계층이 필요하다. 이 계층이 바로 디바이스 드라이버라고 불린다. 하드웨어의 종류가 많은 만큼, 운영체제 내부의 디바이스 드라이버도 많이 존재한다.

• 이러한 수많은 디바이스 드라이버들을 관리하는 기능 또한 운영체제가 맡고 있다.

운영체제의 목적

• 처리능력(Throughput) 향상 : 일정시간 내에 시스템이 처리하는 일의 양

• 반환시간(Turn Around Time) 단축 : 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 때까지 걸리는 시간

• 사용가능도(Availability) 향상 : 시스템을 사용할 필요가 있을 때, 즉시 사용 가능한 정도

• 신뢰도(Reliability) 향상 : 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도