[운영체제] 1. Introduction to Operating Systems

1. Introduction to Operating Systems

운영체제 - 반효경 교수님의 강의를 보고 정리한 내용입니다.

http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1046323

운영체제

운영체제란?

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

기능

1. 하드웨어와 어떻게 인터랙션
2. 사용자와 어떻게 인터랙션

운영체제의 의미

협의의 운영체제(커널)

• 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분

광의의 운영체제

• 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념

운영체제의 목표

• 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공 (사용자)
  • 운영체제는 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
  • 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행
• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리 (하드웨어)
  • 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리
    • 사용자 간의 형평성 있는 자원 분배
    • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록 (효율성)
  • 사용자 및 운영체제 자신의 보호
  • 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리
  •  
   

운영체제의 분류

동시 작업 가능 여부

• 단일 작업(single tasking)
  • 한 번에 하나의 작업만 처리
  • MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음
• 다중 작업(multi tasking)
  • 동시에 두 개 이상의 작업 처리
  • UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음

사용자의 수

컴퓨터 한 대를 여러 사용자가 동시에 접속하여 쓸 수 있는지

• 단일 사용자(single user)
  • MS-DOS, MS Windows
• 다중 사용자(multi user)
  • UNIX, NT server

처리 방식

• 일괄 처리 (batch processing)
  • 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리
  • 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 함
  • 예) 초기 Punch Card 방식
• 시분할(time sharing) (대부분의 컴퓨터 시스템)
  • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
  • 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답시간을 가짐
  • 예) UNIX
  • interactive한 방식 (입력 → 바로 화면에 결과가 나옴)
  • 각 사용자가 컴퓨터로부터 서비스를 제공받는 시간을 숫자로 표시
  • 
  • 목적: 사람이 느끼기에 빠르게 제공 + 주어진 자원을 최대한 활용
• 실시간(Realtime OS)
  • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS (데드라인 O)
  • 예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어
• 실시간 시스템의 개념 확장
  • Hard realtime system (경성 실시간 시스템)
  • Soft realtime system (연성 실시간 시스템) (멀티미디어)

우리가 배우는 운영체제: 다중 작업 ,다중 사용자, 시분할

용어 정리

컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것

• Multitasking
  • CPU에서는 매 순간 하나의 작업만 실행
  • 동시에 수행되는 것처럼 보이는 것
• Multiprogramming
  • Multitasking과 유사
  • 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조
• Time sharing
  • CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 읨
• Multiprocess

위의 용어: CPU가 하나여도, 여러 작업을 동시에 수행

⭐ Multiprocessor : 하나의 컴퓨터에 CPU (processor)가 여러 개 붙어있음을 의미

→ 하드웨어적으로 다른 환경

운영체제의 예

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
• 높은 이식성

DOS

• MS 사에서 1981년 IBM-PC를 위해 개발
• 단일 사용자용 운영체제, 메모리 관리 능력의 한계(주 기억 장치: 640KB)

MS Windows

• MS 사의 다중 작업용 GUI 기반 운영체제
• Plug and Play, 네트워크 환경 강화
• DOS용 응용 프로그램과 호환성 제공
• 풍부한 지원 소프트웨어

Handleheld device를 위한 OS

• PalmOS, Pocket PC (WinCE), Tiny OS

운영체제의 구조

CPU 스케줄링: 누구한테 CPU를 줄까?

• 먼저 온 사람에게 CPU를 할당하면, 오래 걸리는 작업일 경우 CPU 낭비, 다른 작업의 대기 시간이 길어짐

메모리 관리: 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?

• 1/N?
• CPU에서 원활하게 실행할 수 있는 메모리 용량으로 지원
• 미래 예측 필요

파일 관리: 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?

• 먼저 들어온 순서?
• 디스크 헤드가 이동하면서 경로에 있는 요청을 처리

입출력 관리: 각기 다른 입출력장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?