[운영체제] 1. 운영체제란(운영체제의 목표, 분류 방식)

 

| 운영체제란(OS)란

• 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨와와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
• 협의의 운영체제(커널) : 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분
• 광의의 운영체제 : 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념(ex. 파일 시스템)

 

| 운영체제의 목표

• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리해준다. -> 자원관리자
  • 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등을 효율적으로 관리해준다. 사용자간의 형평성 있는 자원을 분배하는데 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록 한다.
  • 사용자 및 운영체제 자신을 보호하고 프로세스, 파일 메시지 등을 관리한다.
  • 여러 프로그램을 동시에 쓰기 위해서는 메모리를 쪼개서 할당해야하는데 어떤 프로그램이 어느정도 써야하는지, 어떤 프로그램에 어떻게 할당하는지를 관리해준다.
• 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공한다
  • 운영체제는 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공한다.
  • 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행한다.
  • 여러 프로그램들이 한 대의 컴퓨터를 운용하지만 추상적으로 단독으로 사용하는 것 같은 환상을 갖게한다.

 

 

 

| 운영체제의 분류

1) 동시 작업 가능 여부

• 단일작업(single tasking) : 한 번에 하나의 작업만 처리
  • 예) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음
• 다중작업(multi tasking): 동시에 두 개 이상의 작업처리
  • 예) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 저넹 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음.

2) 지원해주는 사용자의 수

• 단일 사용자(single user)
  • 예) MS-DOS, MS Windows
• 다중 사용자(multi user) - 원격에서 서버 기능을 추가할 경우 여러명이 로그인할 수도 있다. 즉 여러 사용자의 계정을 만들어서 동시접근이 가능해야한다. 사용자가 많을 경우 각 사용자에 대한 파일, 메모리 접근등에 대한 보안기능도 필요하고 사용자간 형평성있는 자원관리 기능도 필요하다.
  • 예) UNIX, NT server

3) 처리 방식

• 일괄 처리(batch processing)
  • 작업요청을 일정량 모아서 한꺼번에 처리
  • 작업이 완전 종료될 때 까지 기다려야한다 (현대에서는 거의 사용하지 않는다.)
• 시분할(time sharing)
  • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
  • 일괄 처리 시스템에 비해짧은 응답시간을 가지므로 interactive한 방식이 가능하다. 우리가 사용하는 운영체제가 현재 이 체제이다.
  • CPU의 시간을 작은 단위로 나누어 여러 작업에 할당한다. 각 작업간의 전환이 아주 빠른 속도로 이루어지기 때문에 사람들은 작업이 동시에 이루어진다고 느끼게 된다. 즉, 어떤 한 작업이 특정한 시간을 두고(목표시간, 데드라인)  이뤄지는게 아니다.
  • 예)UNIX
• 실시간(Realtime OS)
  • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야하는 실시간 시스템을 위한 OS. 어떤 작업이 데드라인 안에 반드시 끝내야하는 것을 보장할 때 사용되는 특수한 경우이다.
  • 예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
  • Hard realtime system(경성 실시간 시스템): 매우 엄격한 시간 제약 조건을 가진 시스템. 이 시스템에서는 작업이 지정된 시간 내에 완료되어야 하며, 시간 제약을 충족하지 못하면 심각한 결과를 초래할 수 있다.(항공기 제어시스템, 자동차 브레이크 시스템, 심장박동 조절기 등의 의료 시스템)
  • Soft realtime system(연성 실시간 시스템): 경성 실시간 시스템보다 덜 엄격한 시간 제약을 가지고 있다. 이 시스템에서는 시간 제약을 일부 위반하더라도 시스템이 계속 작동할 수 잇으며 일반적으로 이런 지연은 성능 저하로 이어진다.(스트리밍 비디오 또는 오디오, 일부 통신 시스템 등)

배치작업과 시분할

 

 

| 몇 가지 용어 정리

• Multitasking / Multiprograming / Time sharing / Multiprocess : 이 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을동시에 수행하는 것을 의미한다. Multiprogramming은 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조한다. Time Sharing은 CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조한다.
• Multiprocessor : 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미한다. 다중 처리기라고 불리우며 병렬적으로 동시에 처리. CPU는 사실상 아주짧은시간에 여러작업을 나눠서 하므로 엄밀히 말하면 하나의 작업만을 하지만 프로세서가 여러개인경우는 말그대로 여러 작업을 병렬적으로 할 수 있다.

 

 

 

| 운영체제의 예

1) UNIX 계열

• 초기 대형 컴퓨터를 위해 만들어진 운영체제이다. 기계를 위한 컴퓨터였기 때문에 어셈블리 언어 형태로 매우 어려운 언어였으며 이를 위해 만든 개발 언어가 C언어이다.
• 따라서 대부분의 커널 코드가 C언어이다.
• 멀티태스킹이 필수적이고 프로그램 개발에 용이하다.
• 최소한의 커널 구조를 가지고 있으며 복잡한 시스템에 맞게 확장이 용이하다(높은 이식성).
• 초장기에는 소스 코드가 모두 공개였다.
• ex) System V, FreeBSD, SunOS, Solaris, Linux

 

2) DOS 

• MS 사에서 1981년 퍼스널 컴퓨터(PC)를 위해 만들어졌다. 따라서 단일 사용자용 운영체제에이고 메모리 관리 능력에 한계가 있다(주 기억장치: 640KB).

3) Window

• MS 사의 다중 작업용 GUI 기반 운영체
  • GUI : Graphical User Interface(사용자인터페이스)는 그래픽 요소를 사용하여 사용자와 컴퓨터 시스템 사이의 상호작용을 용이하게 하는 인터페이스이다.
• Plug and Play(PnP) : 컴퓨터 하드웨어와 관련된 용어로, 사용자가 컴퓨터 시스템에 새 하드웨어 장치를 추가할 때, 해당 장치가 자동으로 인식되고 설정되는 기능. 장치를 컴퓨터에 연결하기만 하면 즉시 사용할 수 있다.
• 네트워크 환경 강화

4) Handheld device를 위한 OS

• PalmOS, Pocker PC, Android, iOS

 

| 운영체제의 구조

 

 

 

| 수강태도

 

"Hey there! I'm an Operating System, your tech-avvy buddy.

Watch closely now, 'cause I'm about to show you how I juggle all these resources like a pro. Get ready for some serious multitasking magic!"