[Operating System] 운영체제란 무엇인가

반효경 교수님의 운영체제 강의를 듣고 정리하였습니다.

운영체제(Operating System, OS)란?

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

(사진 출처: 벨로그)

좁은 의미의 운영체제 (커널)

• 운영체제의 핵심 부분으로, 컴퓨터가 부팅된 이후로 항상 메모리에 상주

넓은 의미의 운영체제

• 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념
• 메모리에 상주하지 않는 별도의 프로그램도 운영체제의 범주에 포함

 

운영체제의 목적

컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리

• 프로세서, 기억 장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리
  • 사용자 간의 형평성 있는 자원 분배
  • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록
• 사용자 및 운영체제 자신을 보호
• 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리

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

 

운영체제의 분류

동시 작업 가능 여부

• 단일 작업(single tasking)
  • 한 번에 하나의 작업만 처리
  • 예) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음

 

• 다중 작업(multi tasking)
  • 동시에 두 개 이상의 작업 처리
  • 예) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음

사용자의 수

• 단일 사용자(single user)
  • 예) MS-DOS, MS Windows

 

• 다중 사용자(multi user)
  • 예) UNIX, NT server

처리 방식

• 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

 

• 실시간(Realtime OS)
  • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야하는 실시간 시스템을 위한 OS
    • 예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
  • 실시간 시스템의 확장
    • Hard Realtime System(경성 실시간 시스템)
    • Soft Realtime System(연성 실시간 시스템)
  • 일반적인 애플리케이션에서도 실시간 처리에 대한 수요가 증가
    • 예) 자동차 네비게이션, 블랙박스

 

• 일괄 처리(batch processing)
  • 작업 요청을 일정량 모아서 한꺼번에 처리
  • 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야함
    • 예) 초기 Punch Card 처리 시스템

 

몇가지 용어 구분

• 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 의미한다.

 

운영체제의 예

• 유닉스(UNIX)
  • 코드의 대부분을 C언어로 작성
  • 높은 이식성
  • 최소한의 커널 구조
  • 복잡한 시스템에 맞게 확장 용이
  • 소스 코드 공개
  • 프로그램 개발에 용이
  • 다양한 버전
    • System V, FreeBSD, SunOS, Solaris
    • Linux

 

• DOS(Disk Operating System)
  • MS사에서 1981년 IBM-PC를 위해 개발
  • 단일 사용자용 운영체제, 메모리 관리 능력의 한계(주기억장치: 640KB)

 

• MS Windows
  • MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제
  • Plug and Play, 네트워크 환경 강화
  • DOS용 응용 프로그램과 호환성 제공
  • 불안정성
  • 풍부한 자원 소프트웨어

 

운영체제의 자원 관리

• CPU 스케줄링
  • 누구한테 CPU를 줄 것인가

 

• 메모리 관리
  • 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓸 것인가

 

• 파일 관리
  • 디스크에 파일을 어떻게 보관할 것인가

 

• 입출력 관리
  • 각기 다른 입출력장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 할 것인가