Operating System (운영체제)¶

오케스트라의 지휘자처럼, 컴퓨터 시스템을 구성하고 있는 여러가지 자원(resource) 에게 어떤 동작을 하도록 지시하고 관리하는 역할 을 하는 프로그램들의 집합.

사용자 측면에서 컴퓨터의 하드웨어에 대한 지식 없이도 컴퓨터시스템을 쉽게 사용 가능 케 해주고 시스템 측면에선 컴퓨터 시스템의 성능을 최대 한도로 향상 시키는 프로그램.

컴퓨터의 하드웨어 관리
응용프로그램들(Application, App)의 토대를 제공해주는 프로그램
"사용자, 응용프로그램들"과 "하드웨어" 사이의 중간 매개체 역할.

간략하게 말하면,
OS의 주요기능은

컴퓨터의 다양한 H/W를 abstraction(virtual resource로 추상화: Kernel참고)하고,

이들을 사용자 및 응용프로그램들이 접근가능하도록 API를 제공하는 것(사실 Kernel이 이를 담당)임.

이 API를 이용하는 programming으로 다양한 응용프로그램(Application or App)이 컴퓨터에서 추상화된 H/W를 사용할 수 있음.

참고로, OS가 제공해야하는 서비스를 위한 표준 API로 가장 유명한 표준안은 POSIX임.

OS의 목적¶

운영체제는 User Interface(사용자 인터페이스)를 제공 → 사용자가 컴퓨터의 H/W 지식 없이도 편리하게 시스템 사용케 함.
컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적인 운영 (자원 스케쥴링 등등)

OS가 제공하는 Services¶

프로그램의 실행 : 사용자가 원하는 프로그램을 실행시킴.
입력/출력 동작 지원 : 사용자 프로그램이 데이터의 I/O를 수행할 수 있게 지원.
파일 시스템 조작 : 파일의 생성, 삭제 등의 파일 관리에 대한 기능을 제공.
자원 관리 및 할당 : 여러 사용자 혹은 프로세스가 제한된 자원을 사용하려고 할 때, 효율적으로 해당 자원 할당을 수행.
계정 관리 : 사용자들의 컴퓨터에 관한 기록을 저장하고, 이를 처리하여 자원의 활용 상태 파악등에 이용.
오류 탐지 : 항상 가능한 한 모든 오류의 상태를 탐지.
보호 : 사용자 정보를 보호할 수 있는 체제를 제공.

OS의 종류¶

여러 OS들¶

Windows **
Linux **
Unix
Mac OS **

운영기법에 의한 종류¶

일괄 처리 (Batch Processing) 시스템¶

한번에 하나의 프로그램 만이 수행 된다.
운영체제는 항상 메모리에 상주한다.
처리 속도를 향상시키기 위해 유사한 요구를 필요로 하는 작업을 일괄처리 하였다.
시대적으로 가장 먼저 생겨난 형태이다.
단점 : 기계적 입출력 장치가 전자적 장치의 속도보다 상대적으로 느려 CPU가 쉬는 경우가 많았다.

다중 프로그래밍(Multi-programming) 시스템¶

CPU (당시엔 거의 core가 하나)의 idle time을 줄이기 위한 시스템.

여러 개의 프로그램을 동시에 메모리에 적재하여 하나의 프로그램이 수행하다가 I/O, 인터럽트 등에 의해 대기 상태가 되면 그 동안 다른 프로그램을 실행하는 방식이다.
입출력과 프로그램의 실행을 병렬로 할 수 있어, CPU 사용 효율이 증가한다.
context changing 에 초점을 둔 시스템이라고 봐도 될 듯.

다중 프로그래밍 시스템은 사용자와의 상호작용 을 제공하지 못 하였기 때문에, 등장한 시스템
다중 프로그래밍과 달리 정해진 시간이 되면 무조건 다음 순서의 작업을 실행 하는 방식
작업 교대 시간이 매우 짧아 프로그램이 실행되는 동안 사용자는 컴퓨터와 상호작용을 함
가상 메모리를 사용하여, 많은 메모리를 사용 할 수 있다.

Multi-tasking System¶

하나의 resource를 여러 process들이 공유
여러 tasks가 동시에 수행 되도록 느껴지게 하는 시스템
round-robin scheduling algorithm과 같은 스케쥴링 알고리즘이 multi-programming에 보다 추가
multi-programming의 논리적인 확장
multi-programming에 multi-processing과 time-sharing 등의 개념 등이 보다 추가

다중 처리 (Multi-processing) 시스템¶

여러 개의 CPU와 한 개의 주기억 장치로 여러 프로그램을 동시에 처리하는 시스템.
여러 process가 수행됨.

실시간 처리 (Real Time) 시스템¶

프로세서 작동이나 데이터 흐름에 엄격한 시간 제약이 있을 때 사용.
발생 자료 바로 처리.
실시간 시스템의 운영체제는 보통 특수 목적용이다.
ex) 기차표 예약 업무, 은행 업무

다중 모드 시스템¶

일괄 처리 시스템 + 시분할 시스템 + 다중 처리 시스템 + 실시간 처리 시스템

분산 처리 시스템¶

네트워크를 통해 통신하여 그 기능을 제공
여러 프로세서를 사용하지만, 밀결합(tightly-coupled) 구조가 아닌 소결합(loosely-coupled) 형태
컴퓨터 버스나 클럭을 공유하지 않고, 네트워크를 이용해 통신