1. Introduction to Operating Systems

Introduction to Operating Systems

운영체제란?

• 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
• 협의의 운영체제(커널): OS의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분
• 광의의 운영체제: 커널 뿐 아니라 메모리에 상주하지 않는 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함하는 개념

운영체제의 목적

• 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공
  • 운영체제는 동시 사용자 / 프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것처럼 보이게 함
  • 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행
• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리
  • 프로세서, 기억장치, I/O 장치 등의 효율적 관리
    • 사용자 간 형평성 있는 자원 분배
    • 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록 함
      • 실행 중 프로그램들에게 짧은 시간 씩 CPU를 번갈아 할당
      • 실행 중 프로그램들에게 메모리 공간을 적절히 분배
  • 사용자 및 운영체제 자신의 보호
  • 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리(소프트웨어 자원)

운영체제의 분류

1. 동시 작업 가능 여부
   • 단일 작업(single tasking): 한 번에 하나의 작업만 처리
     • ex) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음
   • 다중 작업(multi tasking): 동시에 두 개 이상의 작업 처리
     • ex) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음
2. 사용자의 수
   • 단일 사용자(single user)
     • ex) MS-DOS, MS Windows
   • 다중 사용자(multi user)
     • ex) UNIX, NT Server
3. 처리 방식

   • 일괄 처리(Batch processing)

     • 작업 요청의 일정량을 모아 한꺼번에 처리
     • 작업이 완전히 종료될 때까지 기다려야 함
       • ex) 초기 Punch card 시스템

   • 시분할(Time sharing)

     • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
     • 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐
     • 사용자 입장에서는 interactive한 방식

   • 실시간(Realtime OS)

     • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는(dead-line) 실시간 시스템을 위한 OS
     • 실시간 시스템의 개념 확장
       • Hard Realtime System
         • ex) 미사일 제어, 원자로/공장 제어
       • Soft Realtime System
         • ex) 영화 스트리밍
     • 실시간성을 필요로 하는 어플리케이션이 늘어남에 따라 범용 운영체제 역시 어떻게 '실시간성'을 지켜줄 것인가에 대한 연구를 진행(ex. 블랙박스, 네비게이션)

혼동하기 쉬운 용어

• Multitasking
• Multiprogramming
• Time sharing
• Multiprocess
• 위 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻함
• Multiprogramming은 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조
• Time sharing은 CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조

- Multiprocessor: 하나의 컴퓨터에 CPU가 여러 개 붙어 있음을 의미 

운영체제의 구조

모든 출처는 반효경 교수님 운영체제 강의