1장-운영체제-소개
1. 운영 체제란?
컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
컴퓨터 안의 하드웨어랑 프로그램을 어떻게 잘 관리할 것인가.
- 협의의 운영체제 (커널)
- 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분이다.
- 광의의 운영체제
- 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념이다.
- ex) 윈도우 운영체제
2. 운영 체제의 목적
컴퓨터 하드웨어 => 운영 체제 => 각종 소프트웨어 및 사용자
1) 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리한다.
- 여러 프로그램들이 자원을 어떻게 공유하고 분할해서 사용하는가. (하드웨어 자원은 이미 정해져 있다)
- 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등을 효율적으로 관리하도록 돕는다.
- 사용자가 형평성 있는 자원을 분배한다.
형평성
- 주어진 자원으로 최대한 성능을 내도록 한다.
효율성
- 사용자가 형평성 있는 자원을 분배한다.
- 사용자 및 운영체제 자신을 보호한다.
- 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리한다.
예시
: 실행 중인 프로그램들에게 짧은 시간 씩 CPU를 번갈아 할당.예시
: 실행 중인 프로그램들에 메모리 공간을 적절히 분배.
2) 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공한다.
- 사용자 및 소프트웨어가 직접 하드웨어에 접근하지 않으며 운영체제를 통해 하드웨어에 접근한다.
- 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행한다.
- 운영체제는 동시 사용자 / 프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같이 만든다.
3. 운영체제의 분류
1) 동시 작업 가능 여부
- 단일 작업 (single tasking)
- 한 번의 하나의 작업만 처리한다.
- ex) MS - DOS 프로프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없다.
- 다중 작업 (multi tasking)
- 동시에 두 개 이상의 작업을 처리한다.
- ex) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있다.
2) 사용자의 수
여러 사용자가 동시 접근을 할 수 있는가.
- 단일 사용자 (single user)
- MS - DOS, MS WIndows
- 다중 사용자 (multi user)
- UNIX, NT server
3) 처리 방식
- 일괄 처리 (batch processing)
- 작업 요청의 일정량을 모아서 한꺼번에 처리한다. (실시간으로 처리하지 않는다.)
- 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 한다. (interative하지 않음)
- ex) 초기 Punch Card 처리 시스템
- 시분할 (time sharing)
- 현재의 운영체제
- 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용한다.
- 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가진다. (interative한 방식)
- ex) UNIX
- 실시간 (Realtime OS)
- 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS이다.
- dealine이 존재한다.
- ex) 원자로/ 공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
- 실시간 시스템의 개념 확장
- Hard realtime system (경성 실시간 시스템)
- Soft realtime system (연성 실시간 시스템)
용어 | 설명 |
---|---|
Multitasking | 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것. |
MultiProgramming | 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것. 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조한다. |
Time sharing | 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것. CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조한다. |
MultiProcess | 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것. |
MultiProcessor | 하나의 컴퓨터에 CPU가 여러 개 붙어 있음을 의미한다. |
4. 운영체제의 예시
1) 유닉스 (UNIX)
- 코드의 대부분을 C언어로 작성한다.
- C언어: 유닉스를 개발하기 위해 고안된 언어
- 이전에는 어셈블리어를 통해 운영체제를 개발했다.
- 높은 이식성, 최소한의 커널 구조
- 복잡한 시스템에 맞게 확장이 용이하다.
- 소스 코드가 공개되어 있다.
- 프로그램 개발에 용이하다.
- 다양한 버전
- System V, FreeBSD, SunOS, Solaris
- Linux
2) MS Windows
- MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영체제
- Plug and Play, 네트워크 환경을 강화했다.
- DOS용 응용 프로그램과 호환성을 제공한다.
- 풍부한 지원 소프트웨어
5. 운영 체제의 구조
1) 하드웨어 관리
하드웨어 | 운영체제 역할 |
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CPU | CPU 스케쥴링 CPU를 누구에게 주어야 하는가. |
Memory | 메모리 관리 한정된 메모리를 어떻게 나눠서 사용하는가. |
Disk | 파일 관리 디스크에 파일을 어떻게 보관하는가, 디스크에도 스케쥴링이 필요함. |
I/O device | 입출력 관리 각 다른 입출력 장치와 컴퓨터 간에 어떻게 통신하는가. (인터럽트 기반) I/O 디바이스가 CPU에 비해 속도가 매우 느림. |
2) 그 외
- 프로세스 관리
- 프로세스의 생성과 삭제
- 자원 할당 및 반환
- 프로세스 간 협력
- 보호 시스템
- 네트워킹
- 명령어 해석기