운영체제란 무엇인가?

운영체제의 의미

컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층 (하드웨어와 소프트웨어를 연결하는 계층)

1. 협의의 운영체제 (커널)
   운영체제의 핵심 부분으로 부팅이 일어난 이후로 메모리에 상주하는 부분.

2. 광의의 운영체제
   커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티(ex. 파일 복사 기능이 있는 소프트웨어 등)를 포함한 개념. 메모리에 상주하지는 않는 프로그램들도 포함.

운영체제의 목표

1. 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공한다.

• 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공 (ex. 서버 기반 시스템에서의 멀티 유저, 멀티 태스킹)
• 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

2. 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리 (⭐️ 운영 체제의 가장 중요한 목표)

• 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 하드웨어 자원을 효율적으로 관리
  • 사용자 간의 형평성 있는 자원 분배
  • 주어진 자원(주어진 CPU 초당 실행 횟수?, 메인메모리 몇 GB?)으로 최대한의 성능을 내도록
  • ex) 실행 중인 프로그램들에게 짧은 시간씩 CPU를 번갈아 할당, 실행 중인 프로그램들에 메모리 공간을 적절히 분배
• 프로세스, 파일, 메시지 등의 소프트웨어 자원을 관리
• 사용자 및 운영체제 자신의 보호

운영체제의 분류

1. 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 수행시킬 수 없음.
• 다중 작업(multi tasking)
  • 동시에 두 개 이상의 작업 처리
  • ex) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음.

2. 사용자의 수

• 단일 사용자(single user)
  • ex) MS-DOS
• 다중 사용자(multi user)
  • ex) UNIX

3. 처리 방식

• 일괄 처리(batch processing)
  • 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리
  • 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 함
    ex) 초기 punch card 처리 시스템
• 시분할(time sharing)
  • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
  • 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐
    ex) UNIX
  • interactive한 방식
• 실시간(realtime OS)
  • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료되어야 함이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS (시분할 방식의 경우 이렇게 deadline이 있지는 않음)
  • ex) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
• 실시간 시스템의 개념 확장
  • Hard realtime system (경성 실시간 시스템): Deadline 못 지키면 큰일남
  • Soft realtime system (연성 실시간 시스템): Deadline 못 지켜도 치명적이지는 않음

몇 가지 용어

멀티태스킹

실행 시간을 짧은 간격으로 분할해서 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보이게 함.

멀티프로그래밍

메모리에 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조

시분할

CPU가 실행 시간을 짧은 간격으로 분할해서 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보이게 함. (CPU쪽을 강조)

멀티프로세스

하나의 컴퓨터에서 여러 개의 프로세스가 동시에 실행됨. (멀티프로그래밍과 비슷한 개념)

멀티프로세서(Multiprocessor)

하나의 컴퓨터에 CPU가 여러 개 붙어있음을 의미

운영체제의 예

유닉스(UNIX)

• 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

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

Handheld device를 위한 OS

• PalmOS, Pocket PC (WinCE), Tiny OS