[운영체제] 운영체제 소개

운영체제란?

• 대표적인 시스템 소프트웨어
  

• 컴퓨터 시스템의 자원을 관리하고 컴퓨터 프로그램이 동작하기 위한 서비스를 제공하는 프로그램들의 모음
  
  

• 운영체제의 역할
  
  1. 컴퓨터 시스템의 자원 관리
     
     • 자원 : 하드웨어 자원, 소프트웨어 자원, 데이터
       
     • 컴퓨터 시스템을 효율적으로 운영하는 목적
       
     • ex) 저장장치에서 데이터 읽어오기, 키보드나 마우스 제어, 프로그램 동시 실행 시 CPU와 메모리를 효율적 관리
       
  2. 사용자 지원
     
     • 사용자가 내린 명령을 해석하여 실행하게 함
       
     • 사용자와 하드웨어 사이의 매개체 역할
       
     • 사용자에게 편의성을 제공하는 목적
       
       

운영체제의 흐름

1. 운영체제가 없던 초기의 컴퓨터 시스템
   
   • 응용프로그램이 직접 컴퓨터 시스템의 자원 제어
     
   • 응용 프로그램 개발자는 하드웨어 제어 방법을 잘 알아야 함
     
   • 여러 사용자가 하드웨어를 공유하는 경우 자원 분할 어려움
     
     
2. 운영체제가 있는 컴퓨터 시스템
   
   • 하드웨어와 응용 프로그램 사이에 운영체제 위치
     
   • 운영체제가 컴퓨터 시스템의 자원 제어
     
   • 컴퓨터 시스템이 안정적이고 효율적으로 동작하도록
     
     

커널 모드와 사용자 모드

1. 커널 모드(슈퍼바이저 모드)
   
   • 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU 명령어를 사용할 수 있는 모드
     
   • 운영체제의 커널이 동작함
     
     
2. 사용자 모드(보호 모드)
   
   • 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU 명령어를 사용할 수 없는 모드
     
   • 응용 프로그램이 동작
     
     
3. 시스템 호출
   
   • 응용 프로그램이 하드웨어에 대한 제어가 필요한 경우 이용
     
   • 운영체제에 서비스를 요청하는 메커니즘
     
     

• 커널
  
  • 커널 모드에서 동작하는 운영체제의 핵심 요소
    
  • 응용 프로그램과 하드웨어 수준의 처리 사이의 가교 역할
    
    
  • 커널 구성방식
    1) 일체형 커널
    - 운영체제의 모든 서비스가 커널 내에 포함됨 (커널=OS)
    - 장점 : 커널 내부 요소들이 서로 효율적으로 상호 작용을 함
    - 단점 : 한 요소라도 오류가 발생하면 시스템 전체에 장애 발생 가능
    - ex) UNIX, Linux
    2) 마이크로 커널
    - 운영체제 요소의 대부분을 커널 외부로 분리
    - 메모리 관리, 멀티태스킹, 프로세스 간 통신(IPC) 등 최소한의 요소만 커널 내에 남김
    - 장점 : 새로운 서비스를 추가하여 운영체제를 확장하기 쉬움
    - 장점 : 유지보수가 용이하여 안정서잉 우수함
    - 단점 : 커널 외부 요소들 사이는 IPC가 필요하며 성능저하 발생
    
    

운영체제의 구성

• 컴퓨터 시스템 자원의 성격에 따라 구분
  
  
  1. 프로세스 관리자
     
     • 프로세스의 생성 및 삭제
       
     • CPU 할당을 위한 스케줄 결정
       
     • 프로세스의 상태를 관리하며 상태 전이 처리
       
       
  2. 메모리 관리자
     
     • 메모리(주기억장치) 공간에 대한 요구의 유효성 확인
       
     • 메모리 할당 및 회수
       
     • 메모리 공간 보호
       
       
  3. 장치 관리자
     
     • 컴퓨터 시스템의 모든 장치 관리
       
     • 시스템 장치의 할당, 작동, 반환
       
       
  4. 파일 관리자
     
     • 컴퓨터 시스템의 모든 파일 관리
       
     • 저장장치의 공간 관리
       
     • 파일의 접근 제한 관리
       
       

운영체제의 유형

1. 일괄처리 운영체제
   
   • Batch processing : 작업을 모아서 순서대로 처리하는 방식
     
   • 사람(오퍼레이터)이 하던 일을 프로그램이 빠르게 처리하게 되면서 전체적인 작업 처리 속도가 향상 됨
     
   • 나중에 들어온 작업은 앞선 작업들이 모두 끝날 때 까지 아무런 상호작용 없이 기다려야만 함
     
     
2. 시분할 운영체제
   
   • Time-sharing : 각 사용자의 프로그램을 한 번에 조금씩 수행하는 방식
     
   • 대화형(interactive) 운영체제라고도 함
     
   • 사용자들은 마치 혼자 컴퓨터를 사용하는 듯한 느낌을 받음
     
   • 응답시간이 일괄처리 운영체제보다 크게 단축됨 (응답시간:요청한 시점부터 반응이 시작되는 시점까지의 소요시간)
     
     
3. 실시간 운영체제
   
   • Real-time : 원하는 시간 내에 프로그램의 결과를 얻을 수 있는 방식
     
   • 처리결과가 현재의 결정에 영향을 주는 환경에서 사용됨
     
   • ex) 미사일 제어 시스템, 증권거래 관리 시스템 등
     
   • 중요한 작업에 대한 처리 기한을 맞추는 것이 중요
     
   • 우선순위가 높은 작업을 우선 처리할 수 있는 기법 활용
     
     
4. 분산 운영체제
   
   • 분산 시스템을 관리하기 위한 운영체제
     
   • 분산 시스템 : 2개 이상의 컴퓨터 시스템이 네트워크로 서로 연결되어 서로의 자원을 이용하는 시스템
     
   • 다른 컴퓨터 시스템의 자원을 이용하는 것이 마치 자신의 컴퓨터 시스템에 있는 자원을 이용하는 것처럼 가능해야 함