[운영체제] 1강 운영체제 소개
<운영체제란 무엇인가?>
컴퓨터 시스템의 구성
-하드웨어 ex)CPU,메모리, 저장장치, 입출력장치,네트워크 장치 등
-소프트웨어 EX)파워포인트,한글, 엑셀 등등 -응용 소프트웨어 /시스템 소프트웨어
사용자 <=응용 소프트웨어 <=시스템 소프트웨어 <= 하드웨어
운영체제란, 대표적인 시스템 소프트웨어
컴퓨터 시스템의 자원을 관리하고 컴퓨터 프로그램이 동작하기 위한 서비스를 제공하는 프로그램들의 모음이다.
<운영체제의 역할>
>컴퓨터 시스템의 자원 관리
-자원: 하드웨어 자원, 소프트웨어 자원, 데이터
-EX)저장장치에서 데이터 읽어 오기, 키보드나 마우스 제어, 프로그램 동시 실행 시 CPU와 메모리를 효율적으로 관리
-컴퓨터 시스템을 효율적으로 운영하는 목적
>사용자 지원
-사용자가 내린 명령을 해석하여 실행하게 함
-사용자와 하드웨어 사이의 매개체 역할
-사용자에게 편의성을 제공하는 목적
<컴퓨터 시스템과 운영체제>
>운영체제가 없던 초기의 컴퓨터 시스템
-응용 프로그램이 직접 컴퓨터 시스템의 자원 제어
--응용 프로그램 개발자는 하드웨어 제어방법을 잘 알아야 함.
-여러 사용자가 하드웨어를 공유하는 경우 자원 분할 어려움
>운영체제가 있는 컴퓨터 시스템
-하드웨어와 응용프로그램 사이에 운영체제 위치
-운영체제가 컴퓨터 시스템의 자원 제어
-컴퓨터 시스템이 안정적이고 효율적으로 동작하도록 함
<커널 모드와 사용자 모드>
>커널 모드(슈퍼바이저 모드)
-하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU명령어를 사용할 수 있는 모드
-운영체제의 커널이 동작함.
>사용자 모드(보호자 모드)
-하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU 명령어를 사용할 수 없는 모드
-응용 프로그램이 동작함.
>커널?
-커널 모드에서 동작하는 운영체제의 핵심 요소
-응용 프로그램과 하드웨어 수준의 처리 사이의 가교 역할
-구성방식: 일체형 커널/ 마이크로 커널
>일체형 커널
-운영체제의 모든 서비스가 커널 내에 포함됨.
-장점: 커널 내부 요소들이 서로 효율적으로 상호작용을 함
-단점: 한 요소라도 오류가 발생하면 시스템 전체에 장애 발생 가능
-EX:유닉스, 리눅스
>마이크로 커널
-운영체제 요소의 대부분을 커널 외부로 분리
-메모리 분리, 멀티태스킹, 프로세스 간 통신(IPC) 등 최소한의 요소만 커널 내에 남김
-장점: 새로운 서비스를 추가하여 운영체제를 확장하기 쉬움. 유지보수 용이하고 안정성이 우수함.
-단점:커널 외부 요소들 사이는 IPC가 필요하여 성능저하 발생
>시스템 호출
-응용 프로그램이 하드웨어에 대한 제어가 필요한 경우 이용
-운영체제에 서비스를 요청하는 메커니즘
<운영체제의 구성>
>컴퓨터 시스템의 자원의 성격에 따라
<프로세스 관리자>
>프로세스의 생성 및 삭제
>CPU 할당을 위한 스케줄결정
>프로세스의 상태를 관리하며 상태 전이 처리
<메모리 관리자>
>메모리(주기억장치)공간에 대한 요구의 유효성 확인
>메모리 할당 및 회수
>메모리 공간 보호
<장치 관리자>
>컴퓨터 시스템의 모든 장치 관리
>시스템 장치의 할당 , 작동, 변환
EX) 하드디스크,SSD,키보드, 마우스 ,프린터 등등
<파일 관리자>
>컴퓨터 시스템의 모든 파일 관리
>저장장치의 공간 관리
>파일의 접근 제한 관리
<일괄처리 운영체제>
>Batch processing
-작업을 모아서 순서대로 처리하는 방식
>사람(오퍼레이터)이 하던 일을 프로그램이 빠르게 처리하게 되면서 전체적인 작업 처리 속도가 향상됨
>나중에 들어온 작업은 앞선 작업들이 모두 끝날 때까지 아무런 상호작용 없이 기다려야만 함
<시분할 운영체제>
>Time -sharing
-각 사용자의 프로그램을 한 번에 조금 씩 수행하는 방식
>대화형 운영체제라고도 한다.
>사용자들은 마치 혼자 컴퓨터를 사용하는 듯한 느낌
>응답시간이 일괄 처리 운영체제보다 크게 단축
-응답시간: 요청한 시점부터 반응이 시작되는 시점까지의 소요시간
<실시간 운영체제>
>Real-Time
-원하는 시간 내에 프로그램의 결과를 얻을 수 있는 방식
>처리 결과가 현재의 결정에 영향을 주는 환경에서 사용됨
-미사일 제어 시스템,증권 거래 관리 시스템 등
>중요한 작업에 대한 처리 기한을 맞추는 것이 중요
-우선순위 높은 작업을 먼저 처리하는 기법 사용
<분산 운영체제>
>분산 시스템을 관리하기 위한 운영체제
-분산 시스템: 2개 이상의 컴퓨터 시스템이 네트워크로 서로 연결되어 서로의 자원을 이용하는 시스템
>다른 컴퓨터 시스템의 자원을 이용하는 것이 마치 자신의 컴퓨터 시스템에 있는 자원을 이용하는 것처럼 가능해야 함.