[운영체제] 1. Introduction to Operating Systems 필기

운영체제란 무엇인가?

 

• 운영체제(Operating System, OS)란?

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

 

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

 

• 운영체제의 목적 :

• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리
• 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리
• 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록
• 사용자 간의 형평성 있는 자원 분배
• 사용자 및 운영체제 자신의 보호
• 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리

 

• 컴퓨터를 편리하게 사용할 수 있는 환경 제공
• 운영체제는 동시 사용자/프로그램들의 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
• 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

 

서로 다른 프로그램을 동시에 실행하지만 사용자는 독자적으로 실행한다고 느낌

 

• 운영 체제의 분류 - 동시 작업 가능 여부

 

• 운영 체제의 분류 - 사용자의 수

 

• 운영 체제의 분류 - 처리 방식

• 일괄 처리 (batch processing)
• 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리
• 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 함

예) 초기 Punch Card 처리 시스템

현대에 찾아보기 어려움

OMR카드처럼 마킹해서 전산소에 제출하면 컴퓨터에 직접 집어넣어서 컴파일해서 다음 날 확인

 

• 시분할 (time sharing)
• 지금 사용하는 컴퓨터 그 자체 (범용적인 컴퓨터에서 사용)
• 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
• 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐

예) UNIX

• Interactive한 방식 (반응이 바로 나오는 방식)

정확한 시간을 지켜주거나 그런 건 아님

여러 사람에 특화된 시스템

윈도우, 리눅스, IOS, 안드로이드 ...

 

• 실시간(Realtime OS)
• 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS
• 특수한 목적을 가진 시스템에서 사용
• 예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
• 실시간 시스템의 개념 확장
• Hard realtime system(경성 실시간 시스템) -예) 데드라인을 넘기면 큰 문제가 생기는 반도체 공장이거나 미사일이 엉뚱한데 날아간다거나
• Soft realtime system(연성 실시간 시스템) - 예) 데드라인을 못 맞추면 영화가 끊김 큰 문제는...X 데드라인은 존재

사실은 컴퓨터로 영화보는 등 Realtime OS로 동작하진 않는다..

핸드폰으로 자동차 네비게이션, 블랙박스 어플리케이션과 같은 것

 

지금 사용하고 있는 운영체제는

다중 사용자 가능, 다중 작업가능, 시분할을 사용하고 있다~

 

• 몇 가지 용어
• 아래의 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻한다.
• Multitasking : 하나의 프로그램이 끝나기 전에 다른 프로그램이 실행가능한 것
• Multiprogramming : 메모리에 동시에 여러 프로그램이 올라가 있음을 강조
• Time sharing : CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조
• Multi process
•  Mulitprocessor : 하나의 컴퓨터에 CPU (processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미

 

• 운영 체제의 예

• 유닉스(UNIX)
• 초기의 유닉스는 대형컴퓨터, 즉 여러 사용자들이 접속해서 사용하는 서버를 위한 운영체제였다
• 기본적으로 멀티태스킹 가능
• 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 (주 기억장치 : 640KB)

 

• MS Windows
• 개인용 컴퓨터 PC를 위한 운영체제로 출발
• MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제
• Plug and Play, 네트워크 환경 강화
• DOS용 응용 프로그램과 호환성 제공
• 불안정성
• 풍부한 지원 소프트웨어

 

• Handheld device를 위한 OS
• PalmOs, Pocket PC(WinCE), Tiny OS

 

• 운영 체제의 구조

 

여러 자원들을 표시한 그림

CPU 스케줄링 : 누구에게 CPU를 줄까?

일상적으로는 먼저 온 것을 먼저 처리해줌

이런 방식으로 하면 ~? 대단히 비효율

빠른 CPU를 활용하기 위해 짧은 시간으로 줬다 뺏다 함

 

Memory 관리 :  한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?

그때 그때 특정 작업에 몰아주는 방식

크기가 한정되어 있어 Disk에서 다른 것을 놓으려 할 때 어떤 것을 쫓아낼 것인가

가까운 미래에 사용될 것을 예측

과거의 사용이력을 봐서 예측

사용횟수가 별로 없는 것을 쫓아냄

 

Disk 파일 관리 : 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?

디스크의 헤드를 기준으로 원판 안,밖에서 들어옴

먼저 들어온 순서대로 하면 막 왔다갔다함.

엘리베이터처럼 디스크도 헤드가 이동하면서 중간에 요청이 있으면 처리하며 지나 감

어떻게 하면 움직임을 최소화하며 요청을 빠르게 수행할 수 있을까

 

 

I/O device 입출력 관리 : 각기 다른 입출력장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?

I/O device는 다른 자원보다 훨씬 느림

 

프로세스 관리 :

프로세스의 생성과 삭제

자원 할당 및 반환

프로세스 간 협력

 

그 외 : 보호 시스템

네트워킹

명령어 해석기 (command line interpreter)

 

• 운영체제 과목의 수강태도