목차
- 운영체제 개요
- 컴퓨터시스템의 구조
- 프로세스 관리
- CPU 스케줄링
- 병행 제어
- 교착상태, 데드락(deadlock)
- 메모리 관리
- 가상 메모리
- 파일 시스템
- 입출력 시스템
- 디스크 관리
운영체제란?
컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층이다.
하드웨어 혹은 소프트웨어, 사용자와 상호작용한다.
PC뿐만 아니라 모바일, 자동차 등에도 OS가 설치된다.
협의狹義의 운영체제(커널) | 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분
광의廣義의 운영체제 | 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념
운영체제의 목표
- 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공한다.
동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것처럼 보이게 하며 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행한다. - 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리한다.
프로세서(cpu), 기억장치(메모리), 입출력 장치 등의 효율적 관리를 목표로 함.
cf.) 자원이라는 것은?
하드웨어적으로는 컴퓨터 안의 cpu나 메모리, 각종 입출력 장치 등을 말하며 소프트웨어적으로는 프로세스, 파일, 메시지 등을 말한다. 운영체제는 이 두 카테고리를 전부 관리하는 것.
예를 들어 한정된 cpu나 메모리를 어느 간격으로, 얼마만큼의, 누구를 우선으로 할당할 것인가 등을 결정할 때가 있는데, 프로그램 100개가 동시에 실행될 때 CPU를 1/100씩 할당하는 게 효율적인 방안은 아니며 제일 좋은 성능을 뽑아낼 수 있게 하는 것을 항상 강구해야 한다.
또한 너무 효율성만 강구하면 프로그램 간 운영에 있어 차별이 생기게 되므로 형평성 또한 중요하게 생각해야 한다.
운영체제의 분류
- 동시 작업 가능 여부
- 단일 작업(single tasking) | 한 번에 하나의 작업만 처리
- 다중 작업(multi tasking) | 동시에 두 개 이상의 작업 처리
- 사용자의 수
- 단일 사용자(single user)
- 다중 사용자(multi user) | UNIX, NT server 등. 서버에 계정을 여러 개 만들어서 원격으로 다중 접속 가능. 보안 기능 등 부가적으로 생각해야 할 것들이 있다.
- 처리방식
- 일괄 처리(batch processing) | 작업 요청을 일정량 모아서 한꺼번에 처리. 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 한다. 요즘은 찾아볼 수 없다.
- 시분할(time sharing) | 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용. 짧은 응답 시간을 가진다. interactive한 방식
- 실시간(Realtime OS) | 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야 한다. 원자로, 공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로봇 제어 등
현재는 위와 같은 Hard realtime system만 있는 게 아니라 영화 프레임 등 조금 유동성 있게 사용할 수 있는 Soft realtime system이라는 개념이 확장되었다.
| 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻하는 용어들 - Multitasking - Multiprogramming | 여러 프로그램이 메모리에 올라가 있음을 강조 - Time sharing | CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조 - Multiprocess - Multiprocessor | 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미한다. 위 네 개의 용어와는 달리 하드웨어적으로 다른 시스템 |
운영체제의 예
- 유닉스 | 대형컴퓨터를 위해 만들어진 운영체제
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) - DOS(Disk Operation System) | 단일 사용자용 운영체제
메모리 관리 능력의 한계(640KB) - MS Windows | 개인 컴퓨터를 위해 만들어진 운영체제
MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제, 불안정성(초기에만 약간 불안정했지 지금은 많이 해소되었다고 함), 풍부한 지원 소프트웨어 - Handheld device를 위한 OS | PalmOS, Pocket PC(Win CE), Tiny OS
운영체제의 구조
- CPU 스케줄링
각 프로그램의 처리 시간을 고려하여 CPU를 할당 - 메모리 관리
어떤 프로그램에 메모리를 얼마나 할당을 해야 하는지. CPU에서 원활하게 실행하기 위해 필요한 메모리 용량이 있는데, 자주 사용하는 프로그램에는 메모리에서 제거해 버리지 않고, 그게 아닌 것들은 디스크로 빼버린다. - 파일 관리(Disk)
디스크에 파일을 보관. 디스크는 HEAD를 이동하며 요청을 처리하는데, 어떻게 하면 HEAD 이동을 최소화하면서 요청을 처리하면 좋을지 - 입출력 관리(I/O device)
각기 다른 입출력장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고받게 할지
'새싹DT 기업연계형 프론트엔드 실무 프로젝트 과정 3주차 블로그 포스팅'