[운영체제] 1. Introduction to Operating Systems

kocw 반효경 교수님의 운영체제 강의를 수강 후 작성한 글입니다.

1. 운영 체제란 무엇인가?

- 운영체제(Operating System) : 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층

- 좁은 의미에서는 커널, 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분을 가리키며, 넓은의미로는 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념이다.

2. 운영 체제의 목적

- 인터페이스 제공

• 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행하며, 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 듯한 환상을 제공한다.

- 자원 관리 & 보호

• 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등 컴퓨터 시스템 자원을 효율적으로 관리해준다. (사용자 간 형평성 있는 자원 분배)
• 사용자 및 운영체제 자신에 대한 보호와 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리한다.

3. 운영 체제의 분류

- 동시 작업 가능 여부

• 단일 작업(single tasking) : 한 번에 하나의 작업만 처리. ex) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행할 수 없음.
• 다중 작업(multi tasking) : 동시에 두 개 이상의 작업 처리. ex) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램 수행이 가능함.

- 사용자의 수

• 단일 사용자(single user) : MS-DOS, MS Windows 등
• 다중 사용자(multi user) : UNIX, NT server 등

- 처리 방식

• 일괄 처리(batch processing) : 작업 요청의 일정량을 모아서 한꺼번에 처리하며, 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 한다. ex) 초기 Punch Card 처리 시스템
• 시분할(time sharing) : 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용한다. 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가지며 interactive한 방식이다. ex) UNIX
• 실시간(realtime OS) : 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS. ex) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어

4. 운영 체제의 예

- UNIX

• 코드 대부분을 c언어로 작성
• 높은 이식성
• 최소한의 커널 구조를 가지며, 복잡한 시스템에 맞게 확장 용이
• 소스 코드를 공개하여 프로그램 개발에 용이
• 다양한 버전(System V, FreeBSD, SunOS, Solaris, Linux)

- DOS(Disk Operating System)

• MS 사에서 IBM-PC를 위해 개발
• 단일 사용자용 운영체제로 메모리 관리 능력에 한계를 지님

- MS Windows

• MS 사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제
• Plug and Play, 네트워크 환경 강화
• DOS용 응용 프로그램과 호환성 제공
• 풍부한 지원 소프트웨어

5. 운영 체제의 구조

- 운영체제는 커널에 명령을 전달하고 실행 결과를 사용자와 응용 프로그램에 돌려주는 인터페이스와 운영체제의 핵심기능을 모아놓은 커널로 나뉜다.

- 운영체제의 핵심 기능을 모아 놓은 커널이 주로 하는 일은 프로세스 관리, 메모리 관리, 파일 시스템 관리, 입출력 관리 등이다.

프로세스 관리 : 프로세스의 생성과 삭제, 자원 할당 및 반환(CPU 스케줄링), 프로세스 간 협력

- 그 외 : 보호 시스템, 네트워킹, 명령어 해석기

6. 사용하는 용어들

다음은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻하는 용어들이다.

• Multitasking 
• Multiprogramming : 여러 프로그램이 메모리에 올라와 있음을 강조.
• Time sharing : CPU의 시간을 분할하여 나누어 씀을 강조.
• Multiprocess

※ Multiprocessor는 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미한다.