운영체제

운영체제 개요

Tae4an 2024. 4. 20. 16:34

운영체제 구성

하드웨어(Hardware)

  • 컴퓨터의 물리적인 부품들을 포함.

소프트웨어(Software)

  • 커널(Kernel):
    • 운영 시스템의 핵심적인 기능을 모아놓은 것으로, 시스템의 모든 부분을 관리하고 하드웨어와 소프트웨어 사이의 중요한 인터페이스 역할을 담당.
  • 셸(Shell):
    • 사용자의 명령을 해석하고 실행하는 사용자 인터페이스.
    • 예: DOS, Windows 환경.
  • 유틸리티 프로그램(Utility Program):
    • 시스템 관리와 분석, 디스크 관리, 파일 관리 등을 돕는 소프트웨어.
  • 응용 프로그램(Application Program):
    • 사용자가 직접 사용하는 프로그램들로, 문서 편집기, 미디어 플레이어 등이 있음.

 

운영체제 정의 및 기능

운영체제 정의

  • 컴퓨터 사용자와 하드웨어 사이에서 중재자 역할을 하는 프로그램이다.
  • 사용자에게 편리한 인터페이스 환겨을 제공하고 컴퓨터 시스템 자원을 효율적으로 관리한다.

사용자 관점에서의 운영체제 기능

  • 프로그램 개발, 실행 지원
  • 입출력 장치, 파일, 시스템 접근 용이하게 관리
  • 에러 발견 및 처리, 어카운팅 기능 제공

시스템 관점에서의 운영체제 기능

  • 시스템 자원 효율적 관리
  • 자원 관리자 역할로, 시스템 자원 및 프로세스 효율적으로 운용

 

운영체제의 역할

  • 사용자와의 인터페이스 정의
  • 사용자들이 하드웨어 공동 사용하도록 관리
  • 사용자들 간 데이터 공유 허용
  • 자원 스케줄링 및 할당자로서의 기능 수행
  • 입출력 보조 역할 수행
  • 오류 처리 기능 제공

 

운영체제의 목적

  • 시스템 성능 및 생산성 향상:
    • 처리능력(Throughput): 시간당 처리할 수 있는 작업량을 최대화
    • 신뢰도(Reliability): 주어진 기능을 실패 없이 수행할 수 있는 능력 강화
    • 응답시간(Response Time): 사용자 요청 후 시스템 반응까지의 시간 단축
    • 사용가능도(Availability): 고장이나 오류 발생 시에도 시스템 운영에 미치는 영향 최소화

 

운영체제의 구성

운영체제는 다양한 중요 구성 요소로 이루어짐. 각 구성 요소는 시스템의 원활한 작동을 보장하는 데 필수적인 역할을 수행.

1. 프로세스 관리

  • 프로세스 스케줄링: 다양한 프로세스가 CPU 시간을 공정하게 사용하도록 관리
  • 프로세스 생성 및 제거: 프로세스의 생명 주기를 관리하며, 필요에 따라 생성하고 종료

2. 메모리 관리

  • 메모리 할당: 각 프로세스에 필요한 메모리 공간을 할당
  • 페이징 및 세그먼테이션: 메모리를 효율적으로 사용하고 프로세스 간 격리를 유지하기 위한 기술적 방법

3. 파일 시스템 관리

  • 파일 생성 및 삭제: 사용자 및 시스템의 요구에 따라 파일을 생성하고 삭제
  • 디렉터리 관리: 파일과 프로그램을 조직화하고 접근을 용이하게 함

4. 장치 관리

  • 입출력 제어: 하드웨어 장치와의 입출력을 관리
  • 드라이버 인터페이스: 다양한 하드웨어에 대한 접근을 중재

5. 보안 및 보호 기능

  • 접근 제어: 사용자나 프로세스의 자원 접근 권한을 관리
  • 암호화 및 감사: 데이터 보호와 시스템 사용에 대한 감사 수행

이러한 구성 요소들은 통합되어 복잡한 시스템인 컴퓨터의 효율적이고 안전한 운영을 지원.

 

운영체제의 발전 과정

운영체제의 발전은 컴퓨터 기술의 발전과 밀접하게 연결되어 있으며, 사용자의 요구와 기술의 발전에 따라 여러 단계를 거쳐 진화함.

1. 순차처리 시스템

  • 정의: 하나의 작업이 완료된 후 다음 작업이 시작하는 가장 기본적인 처리 방식.
  • 특징: 작업 간 전환에 시간이 많이 소요되며, 자원 활용도가 매우 낮음.

 

2. 단순일괄 처리시스템 (Simple Batch Processing System)

  • 정의: 여러 작업을 일정량 모아 순차적으로 처리하는 시스템.
  • 특징: 자동화된 작업 처리를 가능하게 하지만, 작업의 우선순위나 긴급성을 반영하기 어려움.

 

3. 멀티프로그래밍 일괄처리시스템 (Multiprogramming Batch System)

  • 정의: 여러 프로그램을 메모리에 동시에 적재하여 CPU의 유휴 시간을 최소화하는 시스템.
  • 특징: 시스템 자원의 활용도를 극대화하지만, 복잡한 자원 관리와 스케줄링 알고리즘이 필요.

 

4. 시분할 시스템 (Time-Sharing System)

  • 정의: 멀티태스킹을 통해 여러 사용자가 동시에 시스템을 사용할 수 있도록 하는 시스템.
  • 특징: 각 사용자에게 CPU 시간을 일정량 할당하여 신속한 응답 시간을 제공. 사용자 입장에서는 마치 전체 시스템을 독점하고 있는 것처럼 느껴짐.

 

초기의 운영체제

1940년대

  • 직접 기계어 사용
  • 모든 명령어 코딩 필요
  • Front panel switch 사용
  • 콘솔에서 프로그램 수행 감시
  • Paper tape과 punch card 사용
  • 하드디스크 없음 (Not exist the hard disk)

운영체제 없는 경우 프로그램 수행 절차

  1. bootstrap loader -> memory
  2. compiler -> memory
  3. source program -> card reader -> memory
  4. execute compiler
  5. run program

용어 정리

  • 작업(Task) = 잡(Job) = 프로그램(program) -> 프로세스(Process)로 변환

문제점

  • 작업 준비 시간 (Job setup time)
  • 작업 철거 시간 (Job teardown time)
  • 작업 변환 시간 (Job transition time)