[운영체제] 1. 운영체제란

운영체제란?

Operating System, OS

컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층

 

커널

좁은 의미로 부르는 운영체제

운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분

넓은 의미의 운영체제로는 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티도 포함한다.

 

운영체제의 목적

• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리하기 위함
  • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록(효율성)
  • 사용자간의 형평성 있는 자원 분배
  • 하드웨어 자원뿐만이 아닌 프로세스, 파일, 메시지 같은 소프트웨어 자원도 관리
  • 사용자 및 운영체제 자신도 보호
• 사용자가 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공하기 위함
  • 사용자마다 서로 다른 프로그램을 동시에 실행

 

운영체제의 분류

동시 작업 가능의 여부

• 단일 작업(Single tasking) ex) MS-DOS
• 다중 작업(Multi tasking) ex) UNIS, MS-Windows

사용자의 수

• 단일 사용자(Single User) ex) MS-DOS, MS Windows
• 다중 사용자(Multi User) ex) UNIX, NT Server

처리 방식

일괄 처리(Batch Processing)

• 작업을 모아 한번에 처리
• 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 함

시분할(Time Sharing)

• 여러 작업을 일정 시간 단위로 분할해 사용
• 현대의 일반적인 컴퓨터가 여기에 해당
• Interactive한 방식이라고 한다.

실시간(Realtime OS)

• 데드라인이 존재
• 정해진 시간안에 반드시 결과를 보장하는 시스템
• 특수한 목적을 가진 시스템에서 사용
  ex) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
• 위의 경우처럼 데드라인을 정확히 지키지 않으면 치명적인 결과가 나오는 걸
  Hard Realtime System(경성 실시간 시스템)이라고 부른다.
• 하지만 최근 데드라인이 있지만 조금 어겨졌다고 해서 큰 문제가 발생하지 않는 시스템이 존재
  ex) 멀티미디어 같은 영화
  이런걸 Soft Realtime System(연성 실시간 시스템)이라고 부른다.

 

용어 정리

Multitasking, Multiprogramming, Time sharing, Multiprocess는 거의 같은 말

Multitasking

• cpu에서 매 순간 하나의 작업만 실행되지만 짧은 시간 간격으로 분할해 할당하기 때문에
  마치 동시에 실행되는 것처럼 보이는 것
• 하나의 프로그램이 끝나기 전에 다른 프로그램이 실행 가능한 일

Multiprogramming

• 멀티태스킹의 다른 말이긴 하지만
• 멀티프로그래밍은 메모리에 여러 프로그램이 동시에 올라가는 방식이란걸 강조

Time sharing

• 시간을 시분할. 즉, 분할(공유)해서 쓰는 방식
• CPU를 강조

Multiprocess

• Time sharing과 비슷

* Multiprocessor

• 얘만 좀 다름(하드웨어적으로)
• 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어있음을 의미

 

운영체제의 예

유닉스(UNIX)

• 대형 컴퓨터를 위해 만들어진 운영체제
• 유닉스를 만들기 위해 C언어가 나옴
• 소스코드 공개
• 높은 이식성
  • 하나의 컴퓨터에서 돌아가는 유닉스를 다른 컴퓨터에 이식하기 쉬움
• 최소한의 커널 구조
• 다양한 버전
  • System V, FreeBSD, SunOS, Solaris (비공개)
  • Linux (공개) - 안드로이드도 리눅스 커널을 사용중

MS사 운영체제

개인 컴퓨터를 위해 만들어진 운영체제

 

운영체제의 구조

 

(사진)

CPU 스케줄링

• 어떤 프로그램한테 CPU를 할당할지

메모리 관리

• 메모리 공간은 한정된 상황에서 어떤 프로그램에 얼마큼의 메모리를 할당할지

파일 관리

• 디스크에 파일을 어떻게 보관할지
  -> 조각조각 나눠서? 연속적으로 저장?
• 디스크 스케줄링(엘리베이터와 비슷)
  -> 헤드 자체가 움직이며 처리해야 되기 때문에 어떻게 하면 움직임을 최소화하며 많은 요청을 빨리 처리할 수 있을지

입출력 관리

• I/O device를 어떻게 관리할지
• 인터럽트를 통해 

프로세스 관리

• 프로세스의 생성과 삭제
• 자원 할당 및 반환
• 프로세스 간 협력

그 외

• 보호 시스템, 네트워킹, 명령어 해석기(command line interpreter), ...