CS이론/운영체제

[CS 이론] 운영체제(1)

코드와이 2021. 7. 14. 23:36

 

운영체제


운영체제?

  • 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
  • 좁은 의미 : 커널
    • 운영체제의 핵심 부분
    • 항상 메모리에 상주하는 부분
  • 넓은 의미 : 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템을 다루는 유틸리티들을 포함한 개념
    (메모리에 상주하지 않는 별도의 프로그램들, 독립적인 프로그램들)


운영체제의 목적

  1. 자원을 효율적으로 관리하는 것
    • 프로세서, 기억장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리
    • 주어진 자원을 최대한의 성능을 낼 수 있도록 도와준다.
  2. 사용자가 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있도록 환경을 제공
    • 동시 사용자 / 프로그램들이 각각 독립적으로 수행되는 것 같은 환상을 제공

 

운영체제 분류

  1. 동시 작업 가능 여부
    1. 단일 작업 single tasking
      • MS-DOS
    2. 다중 작업 multi tasking
      • UNIX, MS Windows 등 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있다.
  2. 사용자의 수
    1. 단일 사용자
      • -MS-DOS
    2. 다중 사용자
      • UNIX
  3. 처리 방식
    1. 일괄 처리 batch processing
      • 일정량의 작업들을 한꺼번에 처리
      • 작업이 종료될 때까지 기다려야 한다.
    2. 시분할 time sharing : 요즘 사용하고 있는 컴퓨터
      • 여러 작업을 수행할 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
      • 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가짐
      • 사용자 입장에선 빠른 반응 속도를 경험할 수 있음
    3. 실시간 realtime OS
      1. 정해진 시간 안에 어떠한 일을 반드시 종료 (ex. 원자로 / 공장, 미사일, 반도체, 로보트 제어)
      2. 확장 개념
        1. 경성 실시간 시스템
        2. 연성 실시간 시스템

 


운영체제 대표적인 예

  1. 유닉스
    • 코드의 대부분을 C 언어로 작성
    • 높은 이식성
    • 최소한의 커널 구조
    • 소스 코드 공개
    • 프로그램 개발에 용이
    • 다양한 버전 ex. Linux

 

운영체제 구조

CPU <-> Memory <-> Disk & I/O device
  1. CPU 스케쥴링
    • 주어진 자원의 특성을 최대한 활용시켜줄 수 있도록 스케쥴링
  2. 메모리 관리
    • 여러 프로그램이 동시에 올라가고 싶은데 어떤 프로그램에 어느 정도의 메모리를 할당할지 관리
    • 프로그램이 너무 많아버리면 각자가 갖고 있는 메모리의 양이 너무 작아질 수 있기 때문에 CPU에서 원할하게 실행이 될 수 있는 최소한의 메모리 양을 할당해야 한다.
    • 메모리가 꽉차면 어떤 프로그램을 버려야 하는지를 정하고 관리하는 것 -> CPU 가 사용하는 빈도가 적은 프로그램부터 버린다.
  3. 파일 관리
    • 디스크에 파일을 어떻게 관리하는지
    • 디스크 또한 디스크에 저장하라는 데이터를 헤드에 가까운 것부터 저장하는 방법 같은 스케쥴링이 필요하다.
  4. 입출력 관리
    • Interrupt 에 기반하여 관리
    • 컴퓨터 내부(CPU, Memory ...) 에 비교하면 늦은 처리 속도
  5. 프로세스 관리
    • 프로세스의 생성과 삭제
    • 자원 할당 및 반환
    • 프로세스 간 협력