[운영체제] 1. 운영체제란?

운영체제란?

• 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
• 협의의 운영체제(커널)
  - 운영체제의 핵심부분으로 메모리에 상주하는 부분
  커널은 컴퓨터 전원을 켠 다음 부팅이 일어난다음 항상 메모리에 상주하는 부분
• 광의의 운영체제
  - 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념
  윈도우를 설치하면 메모리에 상주하지 않는 별도의 프로그램들도 같이 설치가 되는데, 이들도 운영체제의 범주에는 포함된다.

운영체제의 목적

두개의 큰 목표를 가짐

• 하드웨어를 효율적으로 관리
• 사용자나 각종 소프트웨어가 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공

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자원을 효율적으로 관리

• 컴퓨터 시스템의 자원(프로세서, 기억장치, 입출력 장치)을 효율적으로 관리한다.
  - 사용자 간의 형평성 있는 자원분배
  - 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록. 자원은 한정적으로 주어져있음
  ex) 한정된 메모리나 CPU로 가장 좋은 성능을 뽑아내기. n개의 프로그램을 동시에 사용한다고 해서 메모리를 1/n씩 나눠가지지는 않는다.
• 사용자 및 운영체제 자신의 보호
• 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리

효율성만 강조하다보면 프로그램이나 사용자가 차별받는 상황이 발생할 수 있음. 어느정도 형평성있는 자원분배가 필요

컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공

• 운영체제는 동시 사용자/프로그램들이 각자 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
• 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

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운영체제의 분류

동시 작업 가능 여부

1. 단일 작업(single tasking)
   한 번에 하나의 작업만 처리
   ex) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령수행 불가
2. 다중 작업(multi tasking)
   동시에 두 개 이상의 작업 처리

사용자의 수

1. 단일 사용자(single user)
2. 다중 사용자(multi user)

하나의 기계에 여러 사용자가 연결해서 사용할 수 있는지(동시접속 지원여부)

처리방식

1. 일괄처리(batch processing)

• 작업 요청의 일정량을 모아서 한꺼번에 처리
• 작업이 완전 종료될 때 까지 기다려야 함

1. 시분할(time sharing)

• 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리능력을 일정한 시간단위로 분할하여 사용
• 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐
• 리눅스, 윈도우...
• interactive한 방식

1. 실시간(Realtime OS)

• 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 하는 실시간시스템을 위한 OS
• 시분할과의 차이점 : 실시간은 데드라인이 있어서 보장된 시간안에 일을 종료함.실시간은 특수한 목적을 가진 시스템에서 정해진 시간에 반드시 처리되도록 하는 목적으로 사용함.
• 예) 원자로/공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어

실시간 시스템의 개념 확장(특수목적을 가진 시스템말고 완화된 개념으로 사용)

• Hard realtime system
• Soft realtime system 

몇가지 용어

이러한 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는것을 뜻한다.
Multitasking
여러작업이 동시에 수행되는것

Multiprogramming
여러 프로그램이 ★메모리★에 올라가 있음을 의미

Time sharing
★CPU★의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미

Multiprocessor
하나의 컴퓨터에 ★CPU(processor)가 여러개★ 붙어있음을 의미
다중 처리기!

운영체제의 구조

컴퓨터의 자원을 표시한 그림
각 자원을 관리하는것이 운영체제의 역할

• CPU는 효율적인 작업을 위해 아주 짧은 간격으로 여러 프로그램에 CPU를 줬다 뺐었다 한다.(CPU 스케줄링)
• 메모리 공간은 한정되어있지만 여러개의 프로그램을 사용할 경우 어떻게 메모리를 할당할지 관리.