[운영체제] 1강 - 운영체제 개요

1. 운영체제의 개요

운영체제의 역할

• 컴퓨터 시스템의 구성
  • 사용자 ◀▶ 응용 소프트웨어 ◀▶ 시스템 소프트 웨어 ◀▶ 하드웨어
• 운영체제 : 하드웨어의 자원을 관리하고 프로그램이 동작하기 위한 서비스를 제공하는 시스템 소프트웨어

 

• 운영체제의 역할 (효율)
  • 컴퓨터 시스템의 운영
    • 컴퓨터 시스템의 자원을 제어 및 관리
    • 응용프로그램들의 실행을 도와주는 소프트웨어
  • 사용자의 지원 (편리)
    • 사용자의 명령을 해석, 실행
    • 사용자와 하드웨어 사이의 매개체 역할 수행

 

• 초기 : 운영체제 없음
  • 응용 프로그램이 하드웨어를 직접 제어 : 개발자가 하드웨어 방법을 잘 알아야함
  • 하드웨어를 공유하는 경우 자원 분할이 어려움
• 이후 : 운영체제가 하드웨어와 응용프로그램 사이에 위치
  • 하드웨어 제어는 운영체제만 함 : 응용 프로그램은 운영체제를 통해서만 하드웨어 이용

 

CPU동작 모드

• 슈퍼바이저 모드(커널 모드)
  • 운영체제의 커널이 동작되는 모드
  • 하드웨드를 직접제어하는 CPU명령어 사용 가능

• 보호 모드 (사용자 모드)
  • 응용 프로그램이 동작되는 모드
  • 하드웨드를 직접 제어하는 CPU명령어 사용 불가능
• 사용자가 응용프로그램을 사용 중 하드웨어를 건들여 발생되는 오류를 방지하기 위해 기본적으로 보호 모드로 해둠
• 시스템 호출
  • 응용 프로그램이 운영체제에 서비스를 요청하는 메커니즘
  • 시스템 호출 ▶ 보호 모드에서 슈퍼바이저 모드로 변경 ▶ 커널 동작 ▶ 하드웨어
• 작업 후 : 슈퍼바이저 모드에서 보호 모드로 변경운영체제의 개요

 

커널(Kernel)

• 운영체제의 핵심 요소
• 응용프로그램과 하드웨어의 가교 역할

 

• 대표 구성 방식
  • 일체형 커널
    • 운영체제의 모든 서비스가 한 커널 내에 포함
    • 장 : 커널 내부 요소들이 효율적으로 상호작용 가능
    • 단 : 한 요소의 오류로 시스템 전체 장애 발생 가능
    • 예) UNIX, Linux 운영체제
  • 마이크로 커널
    • 운영체제의 대부분 요소를 외부로 분리하여 최소한의 요소들만 남김 (메모리관리, 멀티태스킹, 프로세스간 통신 IPC 등)
    • 장 : 확장성 좋음, 유지보수 용이, 안정성 우수
    • 단 : 외부요소들 사으는 IPC를 통해야만 가능 - 성능 저하 발생

 

 

 

2. 운영체제의 구성

• 프로세스 관리자
  • 프로세스 : 실행중인 프로그램
  • 프로세스를 생성, 삭제, CPU할당을 위한 스케줄 결정
  • 상태를 관리, 전이
• 메모리(주기억장치) 관리자
  • 메모리 공간에 대한 요구의 유효성 체크
  • 메모리 할당 및 회수, 공간 보호
• 장치 관리자
  • 컴퓨터 시스템의 모든 장치 관리
  • 시스템의 장치를 할당, 작동 시작, 반환
• 파일 관리자
  • 시스템의 모든 파일 관리
  • 파일의 접근 제한 관리
  • 파일을 열고, 닫음으로 자원을 할당, 회수

 

 

 

3. 운영체제의 유형

• 일괄처리 운영체제
  • 작업을 모자서 처리함
  • 상호작용 X, 순차적으로 실행
  • 효율성 평가 : 처리량, 반환 시간
    • 처리량 : 주어진 시간안에 처리된 작업 수
    • 반환시간 : 작업의 생성 시점 ~ 종료 시점
• 대화형 운영체제
  • 시분할 운영체제
  • 응답시간 : 일관처리 운영체제보다 빠르고 실시간 운영체제보다 느림
    • 응답시간 : 요청한 시점 ~ 시작되는 시간
  • 이용자에게 즉간적인 피드백 제공
• 실시간 운영체제
  • 가장 빠름
  • 처리 결과가 현재의 결정에 영향을 주는 환경에 사용
  • 예)우주선 비행 시스템, 증권거래 관리 시스템 등
• 하이브리드 운영체제
  • 일괄처리 + 대화형 운영체제
  • 빠른 응답 시간
  • 대화형 작업이 많지 않으면, 백그라운드에서 배치 프로그램 실행
  • 현재 사용되는 대부분의 대형 컴퓨터 시스템

 

 

4. 운영체제의 역사

• 1940년대 : 초기 전자식 디지털 컴퓨터
  • 운영제제 존재 X
• 1950년대 : 단순 순차 처리 및 단일 흐름 일괄처리
• 1960년대 : 멀티프로그래밍
  • 시분할 처리
  • 다중 대화식 사용자 지원
• 1970년대 : 멀티모드 시분할
  • 일괄처리, 시분할 처리, 실시간 처리 지원
  • LAN 의 실용와
  • 정보 보호, 보안 문제 : 암호화 중요성

• 1980년대 : 분산 네트워크
  • 운영체제 기능이 하드웨어 자체에 포함된 펌웨어 개념
  • 2개 이상의 프로세서 이용 - 멀티 프로세서 환경
  • 클라이언트/서버 모델 확산
• 1990년대 : 병렬 처리 및 분산 처리
  • 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 강화
• 2000년대 : 모바일 및 임베디드 운영체제
  • 고속화, 고기능화, 경량화
  • 개방형 시스템 발달
  • 클라우드 환경의 운영체제
  • 64비트용 운영체제

 

 

 

 

내용 출처

-      

한국방송통신대학교

"운영체제" 강의 및 교재