운영체제
모든 컴퓨터 시스템의 필수적인 부분
내가 운영체제라면 어떻게할지 상상하면서 듣기
- 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공
- 동시 사용자/프로그램이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
- 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행
- 컴퓨터 시스템의 자원(cpu, memory 등)을 효율적으로 관리
- 프로세서, 기억장치, 입출력장치 등의 효율적 관리
- 실행중인 프로그램들에게 짧은 시간씩 cpu를 번갈아 할당
- 실행중인 프로그램들에 메모리 공간을 적절히 분배
운영체제(Operating System, Os)란?
- 컴퓨터의 뇌
- 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층
- 협의의 운영쳬제(커널)
- 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분
- 광의의 운영체제
- 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념
- ex)파일복사
목적
- 컴퓨터 시스템의 자원(cpu, 메모리 등)을 효율적으로 관리
- 형평성 있는 자원 분배
- 주어진 자원으로 최대한의 성능을 내도록
- 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용하는 환경을 제공
- 사용자/프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
- user1 -> abstract machine1 /실행중인 프로그램들에게 짧은 시간씩 CPU를 번갈아 할당user3 -> abstract machine3 \실행중인 프로그램들에 메모리 공간을 적절히 분배
- user2 -> abstract machine2 -> OS Resource Shareing
- 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행
분류
#동시작업 가능 여부에 따른 분류
- 단일 작업(single tasking)
- 한 번에 하나의 작업만 처리
- ex) MS-Dos 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음
- 다중 작업(multi tasking) - **현대의 os는 대부분 multi tasking**
- 동시에 두 개 이상의 작업 처리
- ex)UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음
#사용자 수(동시에 사용하는)에 따른 분류
- 단일 작업(single tasking)
- 단일 사용자(single user)
- ex) MS-DOS, MS Windows
- 다중 사용자(multi user)
- 보안(남의 파일 안 보이게), 사용자간 형평성 등 기능 필요
- ex) UNIX, NT server
# 처리 방식에 따른 분류
- 단일 작업(single tasking)
- 시분할(time sharing)
- 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
- 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답시간
- interactive한 방식
- 인풋을 넣으면 바로 아웃풋이 나옴
- ex) 키보드를 누르면 바로 글자가 나옴
- 사람에 특화된 방법
- 실시간(Realtime OS)
- 정해진 **시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료**됨이 보장되어야 하는 실시간 시스템을 위한 OS
- special purpose system
- ex) 원자로/공장 제어, 미사일 제어
- Hard realtime system - 반드시 데드라인이 지켜져야함
- 미사일 1초안에 발사 안되면 제트기 안에서 터짐
- Soft realtime system - 조금은 안 지켜져도 된다
- ex) 1초에 24프레임을 가져와야하는 영화 재생
- 일괄처리(batch processing)
- 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리
- 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야함
- 현대 운영체제에서 보기 힘든 역사속의 시스템
- ex) 초기 puhchi card 처리 시스템
용어
여러 작업을 동시처리(단일 CPU에서도 가능)
Multitasking - 하나의 프로그램이 끝나기 전에 다른 프로그램이 실행되는 것
Multiprogramming - 메모리에 여러 프로그램이 올라가 있음을 강조
Time sharing -CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조
Multiprocess - 프로세스 = 실행중인 프로그램
여러 작업을 동시처리(다중 CPU)
*Multiprocessor - 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미
(위의 애들과는 하드웨어적인 구조가 다름을 강조)
운영 체제의 예
UNIX - 대규모
어셈블리어(기계어)로 운영체제 만들기 어려워서 유닉스를 만들기 위해 C언어가 탄생함
- 코드의 대부분을 C언어로 작성
- 높은 이식성
- C언어는 기계어와 독립적이기때문에 다른 기계어로 되어있는 컴퓨터에서 돌릴라면 거기서 컴파일 하면 됨
- 오픈소스 (구) - > 소스 코드 공개(linux)
- 최소한이 커널 구조 - 불필요한 기능 없다
- 복잡한 시슽메에 맞게 확장 용이
DOS(Disk Operating System)
- MS사에서 1981년 IBM-PC를 위해 개발
- 단일 사용자용 운영체제, 메모리 관리 능력의 한계(주 기억 장치: 640kb)
Windows - 개인용
- MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제
운영체제의 구조
CPU 스케줄링
disk가 memory보다 느리고 memory가 cpu보다 느림
- 어떤 프로세스에 자원을 줄지
- **시분할 처리**
메모리 관리
- 1/n보다 시시각각 특정 프로세스에 몰아주는 게 효율적
- Disk -> memory 작업시에 memory가 꽉 찼으면 어떤걸 쫓아내야 하는가
- 근시일 내에 다시 사용할 것을 쫓아내면 안되겠지
- 과거를 통해 미래를 예측해서 근 시일 내에 안 쓸 메모리를 쫓아냄
파일 관리 - Disk Scheduling
- 엘리베이터와 비슷
- 디스크는 헤드가 원판을 왔다갔다 하기 때문에 먼저 들어온 요청 순으로 움직이면
- 헤드가 너무 많이 움직이는 비효율 생김
- 어떻게하면 헤드의 움직임을 최소화하여 명령을 수행할지가 관건