[운영체제] 운영체제란?

운영체제란 ?

컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는

시스템 소프트웨어이며, 컴퓨터를 사용하면서 실행한 모든 프로그램은 운영체제에서 관리하고 제어한다.

위에서 말하는 자원은 시스템에서 사용할 수 있는 CPU, 주기억장치, 보조기억장치, 파일 및 정보 등 다양한 것을 의미한다

 

운영체제의 기능

운영체제는 위와 같은 것을 지원하기 위해서 사용자의 하드웨어, 시스템 리소스를 제어하는데

 

먼저, 하드웨어를 정리는

• 프로세서 관리 : 스케줄링(CPU 측면)
• 메모리 관리 : 메모리 할당 및 회수(RAM 측면)
• 입출력 관리  : 입출력 장치와의 상호작용 관리

1. 입출력 요청(사용자 프로세스)

 

2. 시스템 호출(이전 요청이 운영체제로 전달될 때 사용되는 인터페이스)

 

3. 디바이스 드라이버 호출(해당 입출력 장치에 대응하는 디바이스 드라이버 호출, 입출력 장치와 상호 작용하는 역할)

 

4. 입출력 작업 대기열(디바이스 드라이버가 받은 입출력 요청은 대기열[Queue]에 저장, 동시에 들어올 수 있으므로 대기열을 통해 순차적으로 처리)

 

5. 인터럽트 처리(입출력 작업이 완료되면, 해당 입출력 장치는 하드웨어 인터럽트를 발생 - CPU에게 해당 작업이 완료되었음을 알리는 신호)

 

6. 운영체제의 처리(운영체제는 인터럽트를 수신하고, 해당 입출력 작업이 완료되었다는 신호를 확인 - 결과를 적절하게 처리하고, 요청한 프로세스에게 결과를 전달)

 

7. 사용자 프로세스의 진행(입출력 작업이 완료되면, 프로세스는 결과를 받아서 작업을 계속 진행 - 결과는 메모리에 저장 혹은 다른 연산에 사용, 사용자에게 출력되는 등 다양한 방식으로 처리)

 

현대의 운영체제는 다중 프로세싱, 다중 스레딩 등을 지원하여 여러 작업들이 동시에 실행 가능

다음으로, 시스템 리소스 정리는

• 프로세스 관리 : 스케줄링(프로세스 측면)
• 메모리 관리 : 페이징, 세그멘테이션
• 파일 시스템 관리 : 파일 할당 및 디렉터리 관리(생성, 삭제, 복사)
• 네트워크 관리 : 네트워크 프로토콜 관리 및 라우팅
• 디스크 관리 : 디스크 스케줄링, 조각화

 

운영체제의 역할

운영체제는 사용자를 위한 역할과, 하드웨어를 위한 역할로 나눌 수 있다

사용자를 위한 역할로는 사용자가 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 인터페이스를 제공

ex) GUI, CLI

 

하드웨어를 위한 역할로는 각종 하드웨어를 관리하고 컴퓨터 시스템 내의 자원을 효율적으로 관리하는 것

ex) 장치 드라이버 제공, 하드웨어 추상화

 

운영체제의 목적 

운영체제의 주요 목적은 컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리하고

프로세스들이 원할하게 실행되며 사용자에게 편의성 제공하는 것

 

운영체제의 성능 평가

1. 처리 능력(Througput) 향상 : 일정 시간내에 시스템이 처리하는 일의 양
2. 반환 시간(Turn Around Time) 단축 : 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리 완료될 때까지 걸린 시간
3. 사용 가능도(Availability) 향상 : 시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도
4. 신뢰도(Reliability) 향상 : 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

 

운영체제의 운용 기법

일괄 처리 시스템 : 여러 작업들을 일정한 단위로 모아놓고, 그룹 단위로 한꺼번에 처리

다중 프로그래밍 시스템 : 하나의 컴퓨터에서 여러 개의 프로세스들이 동시에 메모리에 올라와서 실행되는 시스템

시분할 시스템 : CPU가 하나의 프로그램 수행 시간을 제한(switching) – 동시에 사용하는 듯한 효과

다중 처리 시스템 : 여러 개의 CPU와 하나의 주기억장치를 이용하여 여러 개의 프로그램을 동시에 처리

실시간 처리 시스템 : 데이터 발생 또는 데이터 처리 요구가 있는 즉시 처리하여 결과를 산출

다중모드 처리 : 일괄처리 + 시분할 + 다중처리 + 실시간 처리