Intro to OS_운영체제(1)

Operating System

• process : 실행중인 program(program in Execution)
• disk controller, USB controller, graphics adapter : I/O devices
• memory, CPU : Stored program Architecture
• System BUS : 각 기기를 잇는 전선과 같은 것

Computer System Components

Hardware

• 기본 computing 자원을 제공(CPU, Memory, I/O devices, ...)

Operating System

• S/W
• 여러 응용프로그램이 동작할 수 있는 환경 제공
• H/W 자원들을 사용
• hardware 자원을 관리하는 역할 : 경제성 / 공평성 / 효율성 / 편의성에 기반
• Virtual machine과 같은 역할

System & Application Programs

• compiler, database : system software
• game, web browser, email, word process : application software

Users

• 실제 사용하는 사람 / machine / 다른 컴퓨터들

What is OS?

Application view(응용프로그램 관점)

• 응용프로그램을 실행할 수 있는 환경을 제공
• computer system을 추상화(abstract)해서 제공
  • CPUs → process, Threads
  • Memory → Address spaces(Virtual Address Space)
  • Storage → Volumes, Directories, Files
  • I/O Devices → Files(ioctls)
  • Networks → Files(sockets, pipes, ...)

System view(OS가 전체 자원을 관리하는 관점)

• 다양한 자원을 관리
• 여러 장치들이 가급적 계속 일을 할 수 있도록 유지
• Sharing : 여러 장치들이 서로 공유될 수 있도록 한다.
• Protection : 각 process는 자신이 사용하는 영역(address space) 이내에서만 접근할 수 있도록 허용, 다른 process의 영역에는 침범할 수 없게 한다.
• Fairness : 같은 조건에서 공평하게 자원을 사용하게 한다.
• Efficiency : 자원을 가급적이면 오랜 시간동안 효율적으로 사용하게 한다.
• Concurrency : 병행성, 동시에 여러 개의 process를 사용하도록 한다.
  • 병행성 덕분에 자원들의 utilization이 매우 좋아졌다.

Implementation view (구현 관점)

• interrupt handling
• trap(S/W interrupt) : MS가 제공하는 특수 명령어로 interrupt 효과를 일의는 것
• Highly-concurrent, event-driven software
• OS는 완전하게 보호된 객체이기 때문에 interrupt 형태인 trap으로 접근을 해야한다.
• system call : OS가 제공하는 기능

OS History

• 초기 system은 OS가 없이 작동되었다.
• Batch processing systems(일괄처리)
• Multi programming systems
• Time sharing(Multi-tasking) systems
• 위의 4단계까지 기본적인 기능이 대부분 완성되었다.

Early Systems

• OS가 없는 system
• programmer에 의해 manual precessing이 진행
• compiler/utilities 는 추후에 추가되었다.

Batch Processing Systems

• 일괄처리 방식으로 같은 작업을 처리하고, 거의 한 번에 한 개의 작업을 처리한 뒤 다음 작업을 진행한다.
• punch card에 작업을 한다.
• 효율성이 매우 떨어진다.
• offline processing이다.

Multi-programming Systems

• concurrently하게 작업이 실행되었다.
• memory segmentation
• IO/CPU overlap이 가능해졌다. → CPU의 효율성이 증가
• Job Scheduling, memory management, CPU scheduling, protection
• Spooling(Simultaneous Peripheral Operation On-Lince) : 각 장치마다 I/O buffer를 제공, CPU와 I/O 동작 동시에 지원하는 기능

Time sharing system(Multi-tasking system)

• time slice : OS에 의해 CPU time quantum이 한번에 하나씩 지급되는 것
• Online process로 user와 상호작용을 한다.

Distributed Systems

• network(internet) 기반으로 여러 computer들이 연결되어 있는 것
• loosely coupled multi-processor system이라고도 불린다.
• 각 node는 각자의 local memory가 존재한다.
• 여러 자원을 효과적으로 공유하고 실행속도를 높이며 신뢰성을 높인다.
• NFS, Cloud server..
• H/W는 쉽지만 S/W는 어렵다.

Cloud Computing

• Distributed servers + hyperbisor + virtual machines
• Hypervisor : 가상화 지원 software
• Saas : S/W가 자원으로 작동하는 것 이상으로 application으로 작동한다.
• Iaas : infra structure를 제공하는 것

Embedded system

• 특수한 장치에 들어가서 특수한 목적을 가진 S/W
• Mobility, battery, real-time systems, harsh environments..