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[운영체제] 2. Introduction to Operating Systems

송테이토 2022. 11. 9. 13:04

[KOCW] 이화여대 반효경 교수님 운영체제

http://www.kocw.net/home/cview.do?cid=3646706b4347ef09

[운영체제

운영체제는 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되는 소프트웨어 계층으로서 모든 컴퓨터 시스템의 필수적인 부분이다. 본 강좌에서는 이와 같은 운영체제의 개념과 역할, 운영체제를 구성하는 각

www.kocw.net](http://www.kocw.net/home/cview.do?cid=3646706b4347ef09)

2. Introduction to Operating Systems

1. 운영체제란 무엇인가?

1) 운영체제란?

→ 컴퓨터 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 모든 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 소프트웨어 계층

협의의 운영체제(커널)

-운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분

광의의 운영체제

-커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념

2) 운영체제의 목적

  1. 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리
  • 프로세서, 기억 장치, 입출력 장치 등의 효율적 관리

    -사용자 간의 형평성 있는 자원 분배

    -주어진 자원을 최대한의 성능을 내도록

  • 사용자 및 운영체제 자신의 보호

  • 프로세스, 파일, 메시지 등을 관리

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  1. 컴퓨터 시스템을 편리하게 해주는 환경을 제공
  • 운영체제는 동시 사용자/ 프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
  • 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

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3) 운영체제의 분류

(1) 동시 작업 가능 여부에 따라

  • 단일 작업

→ 한 번에 하나의 작업만 처리

예) MS-DOS 프롬프트 상에서는 한 명령의 수행을 끝내기 전에 다른 명령을 수행시킬 수 없음

  • 다중작업

→ 동시에 두 개 이상의 작업 처리

예) UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 숭행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음

(2) 사용자 수에 따라

  • 단일 사용자

→ MS-DOS, MS Windows

  • 다중 사용자

→ UNIX, NT sever

여러 사용자가 컴퓨터 계정에 동시 접속이 가능한가???

사용자가 많으면 보안기능, 사용자 간의 형평성 있게 메모리 자원 추가해야함

(3) 처리방식에 따라

  • 일괄처리(현대에서는 쓰이지 않음→옛날 동사무소 서류떼면 30분 걸림)

    • 인터렉티브하지 않음!

    • 작업 요청의 일정량을 모아서 한꺼번에 처리

    • 작업이 완전 종료될때까지 기다려야함

      예) 초기 Punch Card

  • 실시간

    • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야하는 실시간 시스템을 위한 OS

    • 예) 원자로/ 공장 제어, 미사일 제어, 반도체 장비, 로보트 제어

      (정전 한번 나면….반도체 공장 큰일난다)

    • 실시간 시스템의 개념 확장

      • Hard realtime system(경성 실시간 시스템)

      • Soft realtime system(연성 실시간 시스템)

        → 최근! 데드라인 어겨도 그렇게 심각하지 않음

        예) 넷플릭스, youtube, 영화, ….데드라인 넘어간다고 누가 잘릴정도의 심각성은 아니다!

2. 혼돈하기 쉬운 용어 정리

  • Multitasking : 여러 프로그램이 함께 돌아가는 것. 하지만 엄연히 말하면 따로 돌아가지만 동시에 실행되는 것처럼 보임

  • Multiprogamming - 멀티태스킹과 비슷하지만, 여러 프로그램이 메모리에 동시에 올라가는 있다. 멀티태스킹이 되려면 당연히 여러프로그램이 메모리 동시에 올라가야하지만 특별히 메모리 측면을 강조한 것!

  • Time sharing - 멀티태스킹과 유사하지만 cpu측면 강조. cpu가 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미를 강조.

  • Multiprocess - 실행 중인 프로그램.여러 프로그램이 동시 실행. 같은 말.

  • Multiprocessor

→ cessor : CPU라고 함. 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러 개 붙어 있음을 의미.

멀티태스킹 지원 + CPU가 여러개 달린 환경 지원. (고성능 컴퓨팅) 병렬 프로그래밍이 가능한 고성능 컴퓨팅이라고 한다. (이건 4학년 때 더 자세히 배움)

3. 운영 체제의 예

  • 유닉스

    • 코드의 대부분을 C언어로 작성. 기존에는 기계어 즉 어셈블리언어로 만듦.

    • 높은 이식성 → C언어로 작성되었기 때문에 하나의 컴퓨터에서 돌아가는 유닉스를 다른 컴퓨터에 이식 가능

      (이식하기 어려운것은- 기계어 집합)

    • 최소한의 커널 구조

    • 복잡한 시스템에 맞게 확장 용이

    • 소스코드 공개(현재는 아님)

    • 프로그램 개발에 용이

    • 다양한 버전

      • SYSTEM V, FreeBSD, SunOS, Solaris,(

      • Linux (소스 공개)

        →특이하게 대형 보다는 개인용 같이 여러 환경에서 활용 가능. 안드로이드도 커널은 리눅스 커널임

      • DOS

        → 처음에는 단일 사용자용 운영체제, 단일 작업 지원

        → MS사 개발. 메모리 관리 능력의 한계(주 기억장치 : 640KB)

      • MS Windows다중 작업용 gui 기반 운영 체제

4. 운영 체제의 구조

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이러한 자원들을 관리하는 것이 운영체제의 기본!

  • CPU 스케줄링 : 어떤 프로그램에 CPU 를 할당할 것인가?

    • cpu는 굉장히 빠르다. cpu를 줬다가 뺐다가 일반적.

      먼저 온 사람이 선착순 X, 하나의 프로그램이 계속 cpu 사용X

  • memory, 메모리 관리 : 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지? 메모리 분배 이슈

    • cpu가 원활하게 실행되려면 필요한 메모리 용량이 있음

    • 워킹셋 모델

    • 너무 많은 프로그램이 동시에 실행되려며고 하면 일부만 실행되고 나머지는 쫓아내버림.

    • 특정 친구에게 집중적으로 몰아주는 것

      → cpu에서 머지 않아 다시 사용할 가능성이 높은 것X 그렇지 않은 것을 쫓아낸다.

      그럼 어떻게 예측하는가? 메모리가 사용이 많이 되었다면 미래에도 사용될 것이라 판단

  • DISK, 파일 관리 : 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?

    • 조각조각 나누어 관리할지 연속적으로 관리하면 좋을지
    • 접근하면 기본적으로 헤드가 움직이므로 메모리와는 다르다.
    • 디스크도 스케줄링이 필요하다. 디스크에 들어온 요청을 먼저 들어온 순서대로 처리할 수도 있지만, 헤드가 움직이며 찾으므로 헤드와 가까우면 먼저 처리하는 식으로 해서 이동을 줄이는 방법으로 처리하게 된다.(HDD 기준)
    • ex) 엘리베이터 ,택배 시스템
    • CPU는 이걸 빠르니 어떻게 관리할까, DISK는 어떻게 하면 움직임을 최소화하고 요청을 빨리 처리할까
  • I/O device : 각기 다른 입출력 장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?

    • CPU , 메모리보다 훨씬 느림. 교신을 하면서 처리를 해야하는데 워낙 느려서 정보를 어떻게 주고받을지가 이슈! → 입출력관리라고 합
    • 기본적으로 interrupt에 의해 관리됨.
    • cpu에 보고해야 하는 일 있으면 cpu에 interrupt를 걸어 요청함.