[쉽게 배우는 운영체제] 1. 운영체제 개요

조성호 님의 "쉽게 배우는 운영체제" 책을 정리한 포스팅 입니다

 

1. 소개

프로그래밍의 도입

• 초기 컴퓨터는 설계된 대로만 사용할 수 있었습니다.
• 사용자의 개입이나 프로그래밍 구현이 부족했습니다.
• 프로그래밍을 통해원하는 프로그램을 추가하고 실행할 수 있게 되었습니다.

 

자원관리 및 사용자 인터페이스 제공

• 이때, 프로그램이 사용하는 자원을 관리하고 사용자 인터페이스를 제공합니다.

 

동시성 관리

• 하드웨어의 발전으로 병렬 처리가 가능해지면서, 여러 작업을 동시에 실행할 수 있게 되었습니다.
• 병렬 실행에 필요한 동시성 관리의 역할을 합니다.

 

2. 역사

ENIAC

• 세계 최초의 전자 디지털 범용 컴퓨터
• 대규모 데이터 처리에 사용되었습니다 (회계, 급여 계산, 통계 분석)

 

진공관 컴퓨터

• 약 18,000개의 진공관을 사용하였습니다.
• 거대한 크기 (30톤)

 

하드와이어링 방식

• 프로그래밍을 위해 기계 자체를 물리적으로 재구성하여 수행했습니다.
• 전선에 잭을 꼽아 회로를 구성하였습니다.

 

주변장치 X

• 데이터 저장: 전자식 누산기와 진공관으로 수행

 

일괄작업 시스템 (Batch Processing System)

사용자와의 상호작용 부재

• 사용자의 개입 없이 작업을 스케줄링하여 실행
• 작업에 필요한 프로그램과 데이터를 한번에 입력한 후, 자동으로 작업을 실행합니다.

 

대규모 데이터 처리

• 회계, 급여 계산, 통계 분석 등의 작업에서 사용됩니다.

 

대화형 시스템

양방향 커뮤니케이션

• 사용자와 컴퓨터 간의 양방향 커뮤니케이션을 기반으로 하는 컴퓨터 처리 방식입니다.
• 키보드와 모니터를 사용합니다.

 

실시간 처리

• 사용자의 입력에 실시간으로 응답합니다.
• 입력값에 따라 작업의 흐름을 바꾸는 것도 가능해졌습니다.
• 프로그램 실행 중간에 사용자 입력 및 중간 결과값을 보여줄 수 있게 되었습니다.

 

장점

• 사용자 경험이 향상됩니다.

 

시분할 시스템

다중 프로그래밍

• 하나의 CPU를 여러 프로세스가 공유하여 사용하도록 합니다.
• 여러 프로그램을 동시에 실행할 수 있게 합니다.

 

CPU 시간 분할

• CPU 시간을 짧은 단위로 나누어 여러 작업에 할당하는 방식으로 다중 프로그래밍을 수행합니다.
• 여러 작업간에 컴퓨터 자원을 분할하여 사용합니다.

 

장점

• 자원의 효율적 사용
  • CPU의 대기시간이 줄어드는 효과를 가져오므로 효율적인 자원 사용이 가능합니다.

 

다중 사용자 시스템 (유닉스)

사용자 계정

• 각 사용자는 고유한 계정을 가지며, 이를 통해 시스템에 로그인합니다.
• 여러 사용자가 동일 시스템을 동시에 사용할 수 있습니다.

 

자원 공유

• 여러 사용자에 의한 동시 접근을 허용하는 시스템입니다.

 

분산 시스템

• 여러 개의 개별 컴퓨터(노드)가 네트워크를 통해 협력하여 작업을 수행하는 시스템
• 분리된 컴퓨터들이 논리적으로 하나의 통합된 시스템처럼 작동합니다.

 

클라이언트-서버 시스템

• 작업 요청자와 응답자 형태의 이중 구조로 나뉘어진 시스템입니다.

 

P2P 시스템

• 서버를 거치지 않고 클라이언트끼리 직접 연결하는 시스템입니다.
• 서버 과부하 문제 해결을 위해 생긴 시스템입니다.

 

클라우드 컴퓨팅

• 인터넷을 통해 서버, 스토리지 등의 컴퓨팅 서비스를 제공하는 것입니다.

 

3. 역할

안정성 (자원 보호)

자원 접근 제한

• 사용자가 직접 자원에 접근하는 것을 막습니다.
• 자원을 보호하고 관리하기 위함입니다.

 

결함 포용

• 문제가 발생했을 때 이전으로 복구합니다.

 

효율성 (자원 관리)

스케줄링

• 자원을 어떤 프로그램에 어떤 순서로 할당할 지 결정하는 프로세스 입니다.
• 자원이 각 프로그램에 공평하게 분배하도록 스케줄링 합니다.

 

독점 방지

• 특정 자원이 특정 프로그램에 의해 독점되는 것을 방지합니다.
• 이를 통해 시스템이 안정적으로 유지되고, 자원이 모든 프로그램에 공정하게 할당되도록 합니다.

 

확장성 (하드웨어 인터페이스)

Plug & Play

• 하드웨어의 종류와 상관없이 꽂으면 바로 실행할 수 있습니다.
• 다양한 하드웨어 자원을 추가하거나 제거하기 편리합니다.
• 단, 드라이버가 설치되어 있어야 합니다.

 

편의성 (사용자 인터페이스)

 

4. 구조

커널

• 사용자와 시스템의 인터페이스 역할을 담당합니다.
• 운영체제의 핵심이 되는 프로그램 입니다.

 

기능

• 프로세스 관리, 메모리 관리, 저장장치 관리 등

 

시스템 호출

• 커널이 자신을 보호하기 위해 만든 인터페이스 입니다.
• 커널이 제공하는 서비스를 시스템 호출로 제한함으로써 컴퓨터 자원을 보호합니다.

 

디바이스 드라이버

• 커널과 하드웨어의 인터페이스 입니다.
• 하드웨어의 특징이 반영된 프로그램으로 커널이 실행될 때 같이 실행됩니다.
• 이를 통해 커널이 하드웨어를 제어할 수 있습니다.

 

 

출처

• Wiki - 일괄처리
• Wiki - 시분할 시스템