전공 수업에서 운영체제에 대한 대략적인 부분들은 이해했지만, 뭔가 확 와닿는 느낌이 없었다.
운영체제에 대한 개념과 이론들을 정리하고 싶다는 생각이 들어서 블로그 포스팅을 시작하게 되었다.
본 포스팅은 'KOCW 이화여자대학교 반효경 교수님의 운영체제 강의'를 참고하여 작성될 예정이다.
운영체제란?
- 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층.
- 좁은 의미: 커널, 운영체제의 핵심 부분으로 메인 메모리에 상주하는 부분
- 넓은 의미: 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념
운영체제 사용 목적
운영체제를 제대로(?) 이해하기 위해 당분간 우리는 스스로를 운영체제라고 생각하려한다.
아래 그림처럼 운영체제는 크게 두 부류의 손님을 맞이해야하는데
첫 번째는 소프트웨어 및 사용자이고 두 번째는 하드웨어이다.
어떤 손님을 맞이해야 하느냐에 따라 운영체제를 사용하는 목적도 크게 2가지로 나뉜다.
1) 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공(소프트웨어 및 사용자를 맞이할 때)
- 운영체제는 동시 사용자와 프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것과 같은 상상을 제공.
- 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대신 수행.
2) 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리
- 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리
- 사용자 간의 형평성 있는 자원 분배
- 사용자 및 운영체제 자신의 보호
- 프로세스, 파일, 메시지(소프트웨어적 자원) 등을 관리
운영체제의 분류
1) 동시작업 가능 여부
* 단일 작업(Single Tasking)
- 한번에 하나의 작업만을 처리
- 예) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없다.
* 다중 작업(Multi Tasking)
- 동시에 두 개 이상의 작업을 처리
- 예) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있다.
2) 사용자의 수
* 단일 사용자(Single User)
- MS-DOS, MS Windows
* 다중 사용자(Multi User)
- UNIX, NT Server
3) 처리방식
* 일괄처리(Batch Processing)
- 작업 요청의 일정량을 모아서 한꺼번에 처리
- 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 한다.
- 예) 초기 Punch Card 처리 시스템
* 시분할 시스템(Time-Sharing System)
- 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
- 일괄처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가진다.
- Interactive한 방식이지만, 어떤 작업에 대한 Time limit을 두지않는다. 동시 처리하려는 작업의 수가 많아지면 각 작업을 수행하는 속도가 느려질 수 있다.
* 실시간 처리 시스템(Real-Time Processing System)
- 정해진 시간 안에 어떤 일이 반드시 종료됨을 보장해야하는 실시간 시스템을 위한 OS
- 예) 원자로/공항 제어, 미사일 제어, 반도체 장비
- Hard Realtime System(경성 실시간 시스템)
- Soft Realtime System(연성 실시간 시스템)
운영체제의 구조
컴퓨터 구조를 이루는 다양한 장치들에 대해 운영체제가 해결해야할 몇 가지 문제들이 있다.
1) CPU Scheduling
: 누구에게 CPU를 할당할 것 인가?
2) 메모리 관리
: 한정된 메모리를 어떻게 나눠 쓸 것인가?
3) 파일 관리
: 디스크에 파일을 어떻게 보관할까?
4) 입출력 관리
: 각기 다른 입출력 장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 할까?
5) 프로세스 관리
: 프로세스 생성과 삭제 / 자원 할당 및 반환 / 프로세스 간 협력
6) 그 외
: 보호 / 네트워킹 / 명령어 해석기