운영체제

정의

• Operating System
• 컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하고, 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 여러 프로그램의 모임.
• 컴퓨터의 하드웨어 관리
  • 하드웨어: CPU, 메모리, 디스크, 키보드, 네트워크 등등
• 컴퓨터 하드웨어간의 인터페이스로 동작하는 시스템 소프트웨어의 일종.
• 다른 응용 프로그램이 유용한 작업할 수 있는 환경 제공
• 하드웨어 바로 윗단에 설치되는 소프트웨어. 하드웨어 + 운영체제 : 컴퓨터시스템.

종류

• (다중 작업 처리 시스템) Windows(개인용), Unix, Linux(서버용)
• (단일 작업 처리 시스템) MS-DOS

목적

처리능력 향상

• 처리능력: 일정 시간 내에 시스템이 처리하는 일의 양

사용 가능도 향상

• 시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도

신뢰도 향상

• 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

반환시간 단축

• 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 때까지 걸린 시간

기능

• 프로세서, 기억장치, 입출력장치, 파일 및 정보 등의 자원 관리
• 자원을 효율적으로 관리하기 위해 자원의 스케줄링 기능 제공
• 사용자와 시스템 간의 편리한 인터페이스 제공
• 시스템의 각종 하드웨어와 네트워크 관리, 제어
• 데이터를 관리하고, 데이터 및 자원의 공유 기능 제공
• 시스템의 오류 검사, 복구
• 자원 보호 기능 제공
• 입출력에 대한 보조 기능 제공
• 가상 계산기 능력 제공 ( 한 대의 컴퓨터를 여러 대 컴퓨터처럼 보이게 함 )

주요 자원 관리

프로세스 관리

• 프로세스 스케줄링 및 동기화 관리
• 프로세스 생성과 제거, 시작과 정지, 메시지 전달 등

기억장치 관리

• 프로세스에게 메모리 할당 및 회수 관리

주변장치 관리

• 입출력 장치 스케줄링 및 전반적인 관리

파일 관리

• 파일의 생성과 삭제, 변경, 유지 등

부팅 Booting

• Processor == CPU
• main memory == ROM + RAM
• ROM : 비휘발성. 메모리에서 극히 일부 수kB
• RAM : 휘발성. 메모리 대부분. 실제 프로그램 할당 수MB ~ GB
• 컴퓨터 전원이 켜지면 프로세서(CPU) 에서 ROM의 내용을 읽음.
• ROM에는 POST(Power-On Self-Test), 부트로더(boot loader) 저장되어 있음.
• POST 작업 -> 부트로더 작업
  • POST 작업 : 전원 켜지면 제일 먼저 실행, 현재 컴퓨터 상태 점검
  • 부트로더 : 하드디스크에 저장된 운영체제를 찾아 메인메모리(RAM)에 가지고 온다 (부팅)
• 운영체제 == 커널(kernel) + 명령어 해석기(Command interpreter, shell)
  • 커널 : 운영체제의 핵심. 운영체제가 수행하는 모든 것 저장.
    • 시스템 호출 System Call : 커널이 자신을 보호하기 위해 만든 인터페이스. 자원 보호 ex. write(), read(), printf()
  • 드라이버 : 커널 + 하드웨어 인터페이스. 마우스, 키보드(기본 입출력), 디바이스 드라이버(복잡한 하드웨어)
  • 명령어 해석기 : 사용자가 커널(운영체제)에 요청하는 명령어 해석, 커널 요청, 결과 출력
  • 인터페이스 : GUI, CLI 등으로 커널에 명령 전달, 인터페이스를 통해 실행 결과 전달 받음.

운영체제의 위치

• 사용자 프로그램 (Application)은 특정 운영체제에 맞춰 만듦. : 다른 운영체제에서 수행 불가.
  • 하드웨어 자원을 직접 사용 불가. 운영체제가 제공하는 자원만을 사용 가능.