[컴퓨터 운영체제] Operating Systems

이 전 글을 다시 복습.

1. 운영체제란?

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

1. 좁은 의미의 운영체제(커널)

• 운영체제의 핵심 부분으로 컴퓨터를 킨 후 항상 메모리에 상주하는 부분

2. 넓은 의미의 운영체제

• 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념

2. 운영체제의 목적

1. 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공한다.

• 운영체제는 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
• 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

2. 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리한다.

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

3. 운영체제의 분류

1. 동시 작업 가능 여부
   (1) 단일 작업-과거(single tasking)

• 한 번에 하나의 작업만 처리
  예) MS_DOS 프롬포트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음

(2) 다중 작업-현대(multi tasking)

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

2. 사용자의 수(동시에 몇 명이 접속 가능하지에 따라 분류)
   (1) 단일 사용자(single user)

• 단일 작업
  예) MS-DOS, MS Windows

(2) 다중 사용자(multi user)

• 다중 작업
• 보안 기능 등이 추가되야 함
  예) UNIX, NT server

3. 처리 방식
   (1) 일괄 처리(batch processing)- 현대 X

• 작업을 바로 처리 하지 않고 일정량 모아서 한꺼번에 처리
• 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 함(오래 걸림)
  예) 초기 Punch Card 처리 시스템
  

(2) 시분할- 현대 방식

• 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
• 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐
  예) UNIX
• interactive한 방식(내가 타자를 쳤을 때 화면에 바로 나오는)
  

(3) 실시간(Realtime OS)

• 데드라인이 있어 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS
• 특수한 상황에서 사용
  예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어

4. 몇 가지 용어((1)-(4)는 서로 유사하고 cpu가 하나 있음)
   (1) Multitasking - 한 가지 프로그램이 끝나기 전에 다른 프로그램이 동시에 실행이 가능
   (2) Multiprogramming - 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조
   (3) Time sharing - CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조
   (4) Multiprocess
   (5) Multiprocessor - 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미(하드웨어적으로 다름)

4. 운영체제의 구조

1. CPU 스케줄링(CPU)

• cpu를 누구한테 줄까 하는 것.
  예)
  은행에서 1시간 짜리 업무(memory)를 가져온 사람이 한 창구에서 계속 있다면 뒤에 사람들은 계속 딜레이 된다. 하지만 창구(cpu)가 여러 개라면 금방 일처리가 가능할 것이다.
  만약 첫 번째 사람이 1시간 업무이고, 나머지 99명이 1분 업무이면 전체적인 시간을 줄이기 위해 99명이 먼저 업무를 보고 1시간 업무를 뒤로 미룰 것이다. 요즘에는 이런 것처럼 전체적인 성능을 좋아지게 할 수 있게 하기 위해 빠른 자원의 cpu 관리를 할 수 있도록 발전되어 왔다.

2. 메모리 관리(memory)

• 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?
  예) 공평하게 나누는 것이 좋을 수도 있지만 메모리를 많이 필요로 하는 프로그램한테 더 주는 것이 더 좋을 수도 있다.
• Disk에 너무 많이 찼을 때 메모리를 쫒아내는 것이 필요하다.
  예) 최근에 많이 사용 된 데이터는 나중에도 많이 사용될 것을 예측해서 메모리에 보관하고, 많이 사용된 적이 없거나 사용 횟수가 한 번 밖에 없는 데이터는 오랫동안 메모리에 머물러 있다면 쫒아낸다.

3. 파일 관리(Disk)

• 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?
  예) 배달하는 택배원이 택배를 꺼내는 순서대로 배달하는 것이 아닌 어떻게 배달하는 것이 적게 일하고 빨리 배달을 할 수 있을지 노하우를 터득한다.

4. 입출력 관리(I/O device)

• 각기 다른 입출력장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?
  예) cpu는 빠르고 스스로 잘 하지만 i/o device는 느리기 때문에 cpu가 바쁘게 일을 할 때 inteructive를 건다. 그럼 cpu는 혼자 일 하다 inteructive를 인지하고 처리해준다.

5. 프로세스 관리
   (1) 프로세스의 생성과 삭제
   (2) 자원 할당 및 반환
   (3) 프로세스 간 협력

6. 그 외
   (1) 보호 시스템
   (2) 네트워킹
   (3) 명령어 해석기

인간의 신체가 뇌의 통제를 받듯 컴퓨터 하드웨어는 운영체제의 통제를 받으며 그 운영체제는 사람이 프로그래밍하는 것이다.