운영체제 개요

-운영체제란?

운영체제의 위치

컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 소프트웨어를 연결하는 소프트웨어 계층이다. 운영체제의 목표는 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공하는 것(동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공)이며, 하며, 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행해준다. 목표를 1. 각종 소프트웨와의 interaction, 2. 컴퓨터 하드웨어와의 interaction(컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리 - 소프트웨어 자원까치 통칭(프로세서: CPU, 기억장치: memory, 입출력장치: hard disk 등- 을 효율적으로 관리) 이렇게 두 가지로 나눌 수도 있다.

즉, OS의 목표를 정리하자면

1. 각종 소프트웨어와의 interaction

2. 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리

   1. 사용자 간의 형평성 있는 자원 분배 -> 균형자 역할 (효율성이 가장 큰 목표이지만 이로 인해 일부가 지나치게 희생 되지 않게 하는 형평성도 목표)

   2. 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록

      - 사용자 및 운영체제 자신의 보호

      - 프로세스, 파일, 메세지 등을 관리 -> software resource 등 까지!

 

운영체제의 정의 (2가지)

협의의 운영체제: 운영체제 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분

광의의 운영체제: 커널 뿐만 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념

 

운영체제 분류

• 동시 작업 가능 여부 - 단일 작업(Single Tasking) : 한 번에 하나의 작업만 처리 ex) MS-DOS - 다중 작업(Multi tasking) : 동시에 두 개 이상의 작업 처리 ex) UNIX, MS WINDOWS
• 사용자의 수 (컴퓨터 한 대를 여러 사용자가 사용 가능한가?) - 단일 사용자(Single User) : MS-DOS, MS WINDOWS  - 다중 사용자(Multi User) : UNIX, NT Server
• 처리 방식 - 일괄 처리(batch processing) : 작업 요청의 일정량을 모아서 한꺼번에 처리. 작업이 완전 종료될 때 까지 기다        려야 함 ex) 초기 punch card 시스템  - 시분할(time-sharing) : 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터의 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용. 일괄        처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간. interactive방식 ex) UNIX 현대의 운영체제

시분할 방식을 설명한 이미지

       - 실시간(Realtime OS) : 정해진 시간 안에 어떤 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS                ex) 원자로 / 공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로봇 제어

          - 실시간 시스템의 개념 확장:

            1. Hard Realtime System (경성 실시간 시스템) : 데드라인 안지키면 큰일나는거 ex) 미사일, 반도체

            2. Soft Realtime System (연성 실시간 시스템) : 데드라인 안지켜도 큰일까지는 아닌거 ex) 영화 스트리밍

현대 OS: 시분할, 다중작업, 다중 사용자의 특성을 가지고 있다.              

 

-운영체제에서의 몇가지 용어들

multitasking, multiprogramming, time sharing, multi process는 모두 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것

multiprogramming은 여러 프로그램이 동시에 메모리에 올라가 있음을 메모리 측면에서 강조하는 것

time sharing은 cpu의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 것을 cpu 측면에서 강조

 

*Multiprocessor : 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어있음을 의미함

multitasking, multiprogramming, time sharing, multi process와는 하드웨어적으로 다르다!

 

OS에서 다루는 것들

CPU 스케줄링 : 누구에게 CPU를 줄까? CPU를 효율적으로 사용하면서도, 특정 프로세스가 불이익을 당하지 않도록 하는 것

메모리 관리: 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?

파일 관리: 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?

입출력 관리: 각기 다른 입출력 장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게하지? (I/O device -> interrupt를 통해)

프로세스 관리: 프로세스의 생성과 삭제, 자원 할당 및 변환, 프로세스 간 협력

그 외 (보호 시스템, 네트워킹, 명령어 해석기(commandline interpreter)