Introduction to Operating Systems

운영체제

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

• 협의의 운영체제(커널)
  • 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분(좁은 의미)
• 광의의 운영체제
  • 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념(넓은 의미)

목적

컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리하고 사용자에게 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공

• 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리(하드웨어)
  • 사용자간의 형평성 있는 자원 분배
  • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록함
• 사용자 및 운영체제 자신의 보호
• 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리(소프트 웨어)
• 실행중인 프로그램들에게 짧은 시간씩 CPU를 번갈아 할당
• 실행중인 프로그램들에 메모리 공간을 적절히 분배

컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공

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

분류

단일작업(single tasking)

• 한번에 하나의 작업만 처리
• MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행 할 수 없음

다중작업

• 동시에 두개 이상의 작업 처리
• UNIX, MS Windows 등 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행

단일 사용자를 지원하는 운영체제는 MS-DOS, MS Windows, 다중사용자는 UNIX, NT server가 지원한다.
Windows는 현재 계정을 추가할 수 있어 원격으로 다중으로 사용할 수 있다.

처리방식

일괄 처리(batch processing)

• 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리
• 작업이 완전히 종료될때까지 기다려야함 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
• 각 사용자가 컴퓨터로부터 서비스를 제공 받는 시간을 숫자로 표시
• 주어진 자원을 최대한으로 활용하는게 목적, 사람에 특화됨

실시간(realtime)

• 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨을 보장되어야함
• 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
• 실시간 시스템의 개념 확장
  • Hard realtime system(경성 실시간 시스템), 데드라인이 꼭 지켜져야 함
  • Soft realtime system(연성 실시간 시스템), 데드라인이 지켜지지 못해도 융통성이 있음

Multitasking, Multiprogramming, Time sharing, Multiprocess

• 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻한다.
• Multiprogramming은 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있을을 강조
• Time Sharing은 CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조

Multiprocessor

• 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미

운영체제의 예

유닉스

• 코드의 대부분을 C언어로 작성
  • 어셈블리(기계어)로 만들기가 힘들어 C언어(고급언어)를 만듬
• 높은 이식성
• 최소한의 커널 구조
  • 핵심 적인 부분들만 커널어 두고 나머진 외부에서 가져옴
• 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 기억 장치 : 640KB)

MS Windows

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

운영 체제의 구조

CPU <-> memory <-> Disk, I/O Device

CPU 스케줄링을 통해 메모리, 디스크, I/O Device에 CPU를 제공 짧은 시간 으로 CPU를 제공하고 회수함