01. 운영체제란 무엇인가?

1. 운영체제(Operating System, OS)

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

 

OS 정의

 

• 협의의 운영체제(커널) : 운영체제의 핵심부분으로 메모리에 상주하는 부분
• 광의의 운영체제 : 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념

 

 

2. 운영체제의 목적

• 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공

        운영체제는 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공

        하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

 

• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리

        프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등을 효율적 관리

            * 사용자간의 형평성 있는 자원 분배

            * 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록

        사용자 및 운영체제 자신의 보호

        프로세스, 파일, 메시지 등을 관리

 

 

3. 운영체제의 분류

 

• 동시 작업 가능 여부

        1) 단일작업(single tasking)

            * 한 번에 하나의 작업만 처리

              예) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음

 

        2) 다중작업(multi tasking)

            * 동시에 두 개 이상의 작업 처리

              예) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음

 

• 사용자 수

        1) 단일 사용자(single user)

            예) MS-DOS, MS Windows

 

        2) 다중 사용자(multi user) : 보안 기능, 형평성 있는 자원분배 고려

            예) UNIX, NT server

 

• 처리 방식

        1) 일괄처리(batch processing)

            * 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리(취합 및 검토 후 배포)

            * 작업이 완전히 종료될 때까지 기다려야 함

              예) 초기 Punch Card 처리 시스템

 

        2) 시분할(time sharing)

            * 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용

            * 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐

              예) UNIX

            * interactive한 방식

            * deadline이 있는 것은 아님, 사용자가 증가하면 느려질 수 있음.

            * 주어진 자원을 최대한 활용하려는 것이 목적

            * 사람에 특화된 시스템

 

        3) 실시간(Realtime OS)

            * 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간시스템을 위한 OS

              예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로봇 제어

            * 실시간 시스템의 개념 확장

 

 

            * Hard realtime system(경성 실시간 시스템) : deadline을 지키지 못하면 치명적인 문제가 생기는 경우

            * Soft realtime system(연성 실시간 시스템) : deadline을 완벽하게 지키지 못해도 큰 문제가 생기지 않는 경우

 

 

 

cf) 추가 용어

• Multitasking
• Multiprogramming
• Time sharing
• Multiprocess

        * 구분 : 위의 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻한다.

        * Multiprogramming은 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조

        * Time Sharing은 CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조

        * Multiprocessor : 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미

 

 

4. 운영체제의 예

 

        1) 유닉스(UNIX) : 개발을 위해 만들어짐

            * 코드의 대부분을 C언어로 작성

            * 높은 이식성

            * 최소한의 커널 구조

            * 복잡한 시스템에 맞게 확장 용이 (새로운 운영체제를 별도로 만들 필요가 없음)

            * 소스 코드 공개

            * 프로그램 개발에 용이

            * 다양한 버전

               System V, FreeBSD, SunOs, Solaris

               Linux

 

        2) DOS(Disk Operating System) : 개인용 컴퓨터 위주

            * MS사에서 1981년 IBM-PC를 위해 개발

            * 단일 사용자용 운영체제, 메모리 관리 능력의 한계(주 기억 장치: 640KB)

 

        3) MS Windows : 개인용 컴퓨터 위주

            * MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제

            * Plug and Play, 네트워크 환경 강화

            * DOS용 응용 프로그램과 호환성 제공

            * 불안정성 > 현재 개선됨

            * 풍부한 자원 소프트웨어

 

            * Handheld device를 위한 OS

            * PalmOS, Pocket PC(WinCE), Tiny OS

 

 

5. 운영체제의 구조

 

        * CPU (CPU 스케줄링: 누구한테 CPU를 줄까)

        * MEMORY(메모리 관리: 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?)

        * DISK(파일 관리: 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?)

        * I/O device(입출력 관리: 입출력장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?)

 

• 프로세스관리

        * 프로세스의 생성과 삭제

        * 자원 할당 및 반환

        * 프로세스 간 협력

 

• 그외

        * 보호 시스템

        * 네트워킹

        * 명령해석기