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운영체제란 무엇인가?

[OS] 운영체제란 무엇인가?

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운영체제란

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대표적인 운영체제는 Windows, Linux, Mac OSX, iOS 등
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운영체제 KOCW 양희재 교수님 강의 정리

1 운영체제 목적

2 부팅(Booting)

3 운영체제의 위치

Reference

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[운영체제] 운영체제란 무엇일까 | ChanBLOG

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[운영체제(OS)] 운영체제란 무엇인가

1 운영체제란 무엇인가

2 운영체제의 역할은 무엇인가

3 운영체제의 구조

4 마치며

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[운영체제] 1 운영체제란 무엇인가

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종류[편집]

운영 체제의 구성[편집]

목적[편집]

시스템 구성[편집]

역사[편집]

운영 체제의 예[편집]

구성 요소[편집]

실시간 운영 체제[편집]

취미 활동을 통한 운영 체제 개발[편집]

시장 점유율[편집]

범위 및 논란[편집]

같이 보기[편집]

각주[편집]

참고문헌[편집]

외부 링크[편집]

운영 체제 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 — 운영 체제 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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[OS] 운영체제란 (운영체제의 역할 목적 종류 기능)

📖 운영체제란

💎 운영체제의 역할 및 목적

🔍 운영체제 종류

💻 운영체제의 유형

🔨 운영체제의 기능

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[OS] 운영체제란? (운영체제의 역할, 목적, 종류, 기능) :: 코딩 공부 일지

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운영 체제 정의 및 종류

운영체제의 역할

운영체제가 하는 일

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[OS] 운영체제란 무엇인가?

운영체제란?

운영체제(Operating System)는 컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하고, 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 여러 프로그램의 모임입니다. 운영체제는 컴퓨터 사용자와 컴퓨터 하드웨어 간의 인터페이스로서 동작하는 시스템 소프트웨어의 일종으로, 다른 응용프로그램이 유용한 작업을 할 수 있도록 환경을 제공해 줍니다.

운영체제의 종류

운영체제의 종류에는 WIndows 98, Windows10, UNIX, LINUX, MS-DOS등이 있습니다.

단일 작업 처리 시스템에는 DOS, 다중 작업 처리 시스템에는 WINODWS, UNIX, LINUX등이 사용됩니다.

주로 WINDOWS는 개인용 UNIX, LINUX는 서버용 운영체제로 사용됩니다.

운영체제의 목적

운영체제의 목적에는 처리능력 향상, 사용 가능도 향상, 신뢰도 향상, 반환 시간 단축 등이 있습니다. 처리능력, 반환시간, 사용가능도, 신뢰도는 운영체제의 성능을 평가하는 기준이 됩니다.

처리능력(Throughput) 일정 시간 내에 시스템이 처리하는 일의 양 반환시간(Turn Around Time) 시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 떄까지 걸린 시간 사용가능도(Availability) 시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도 신뢰도(Reliabilty) 시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

운영체제의 기능

1. 프로세서, 기억장치, 입출력장치, 파일 및 정보 등의 자원을 관리합니다.

2. 자원을 효율적으로 관리하기 위해 자원의 스케줄링 기능을 제공합니다.

3. 사용자와 시스템간의 편리한 인터페이스를 제공합니다.

4. 시스템의 각종 하드웨어와 네트워크를 관리, 제어합니다.

5. 데이터를 관리하고, 데이터 및 자원의 공유 기능을 제공합니다.

6. 시스템의 오류를 검사하고 복구합니다.

7. 자원 보호 기능을 제공합니다.

8. 입 출력에 대한 보조 기능을 제공합니다.

9. 가상 계산기 능력을 제공합니다.

※ 가상 계산기란? 한대의 컴퓨터를 여러 대의 컴퓨터처럼 보이게 하는 가상 컴퓨터 운영체제에 의해 만들어지며 사용자의 관점에서는 가상 컴퓨터가 실제 컴퓨터처럼 보일 수도 있고 아주 다르게 보일수도 있습니다.

운영체제의 주요 자원관리

자원 기능 프로세스 관리 1. 프로세스 스케줄링 및 동기화 관리담당

2. 프로세스 생성과 제거, 시작과 정지, 메시지 전달 등의 기능 담당 기억장치 관리 프로세스에게 메모리 할당 및 회수 관리 담당 주변장치 관리 입 출력 장치 스케줄링 및 전반적인 관리 담당 파일 관리 파일의 생성과 삭제, 변경, 유지 등의 관리 담당

[운영체제(OS)] 운영체제란 무엇인가?

1. 운영체제란 무엇인가?

운영체제 공부를 시작하며 우선 운영체제가 무엇인지에 대한 글을 정리해보려 합니다.

운영체제는 윈도우, 맥, 안드로이드, IOS 등과 같이 실생활에서도 자주 들어볼 수 있는 단어와 밀접한 관계가 있습니다. 운영체제는 컴퓨터를 동작시키는 데 도움을 주는 소프트웨어인데 사실 운영체제가 없어도 컴퓨터를 동작시킬 수 있습니다. 하지만 컴퓨터 사용자가 하드웨어 자체를 다룬다는 것은 쉽지 않은 일이기 때문에 기본적으로 컴퓨터에 운영체제를 탑재하는 것입니다.

운영체제는 컴퓨터 하드웨어 바로 윗단에 설치되는 소프트웨어로 하드웨어 + 운영체제를 컴퓨터 시스템이라고도 부릅니다. 우리가 사용하는 각종 소프트웨어들은 바로 이 컴퓨터 시스템 위에서 작동하게 됩니다.

2. 운영체제의 역할은 무엇인가?

운영체제가 하는 역할이 무엇인지에 대해 간략하게 알아보겠습니다. 각 사항에 대한 자세한 내용은 추후 공부를 진행하면서 자세하게 정리해볼 계획입니다.

운영체제의 역할은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 사용자를 위한 역할, 하드웨어를 위한 역할입니다.

1) 사용자를 위한 역할

운영체제는 사용자에게 컴퓨터 시스템을 편리하게 사용할 수 있는 인터페이스를 제공합니다. GUI와 CLI가 대표적인 예시입니다.

GUI와 CLI

2) 하드웨어를 위한 역할

운영체제의 가장 핵심적인 기능은 각종 하드웨어를 관리하는 일입니다. 이에 운영체제를 resource manager라고 부르기도 합니다. 즉, 운영체제는 컴퓨터 시스템 내의 자원을 효율적으로 관리하는 역할을 합니다.

운영체제가 하는 일은 많지만 본 글에서는 대표적인 기능 몇 가지만 짤막하게 소개하고 추후 각 기능이나 개념에 대해 자세히 다뤄보겠습니다.

(1) 프로세스 관리

컴퓨터를 사용할 때 브라우저를 쓰면서 노래를 듣고 게임까지 하는 경우를 생각해봅시다. 브라우저, 음악, 게임은 모두 프로세스에 해당합니다. 컴퓨터의 CPU가 하나인 경우 CPU는 한 번에 한 프로세스만을 처리할 수 있는데도 불구하고 이를 동시에 하고 있다고 느낄 수 있는 이유는 운영체제에서 적절한 방식으로 프로세스들을 관리해주기 때문입니다. 이와 관련된 내용으로는 시분할 방식, CPU 스케쥴링과 같은 개념들이 있습니다.

(2) 메모리 관리

메모리는 CPU가 직접 접근할 수 있는 컴퓨터 내부의 기억 장치입니다. 모든 프로그램은 메모리에 올라와서 실행됩니다. 오늘날에는 여러 프로그램을 동시에 실행시키기 때문에 메모리 관리를 하지 않으면 프로그램끼리 메모리 침범 이슈와 같은 문제들이 생기게 됩니다. 따라서 이러한 문제 해결을 위해 운영체제에서 메모리를 관리해줍니다. 또한 한정된 메모리 공간을 가지고 어떤 프로그램에 얼마만큼 메모리를 할당해줄 것인지 역시 관리합니다. 물리적 메모리 관리 방식으로는 고정 분할 방식, 가변 분할 방식, 가상 메모리 방식 등이 있습니다.

(3) 하드웨어 관리

운영체제는 사용자의 하드웨어에 대한 직접 접근을 막습니다. 예를 들어 사용자가 하드디스크의 특정 영역에 데이터를 직접 저장하려는 경우 중요한 데이터를 덮어써 버릴 위험이 있습니다. 또한 누군가의 악의적인 공격으로 컴퓨터 시스템에 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 운영체제는 하드웨어 관리를 직접 하여 사용자의 실수를 방지하고 고의적인 공격에 대한 방어를 합니다. 또한 하드 디스크의 많은 파일들을 효율적으로 저장하고 관리해주는 역할도 수행합니다.

3. 운영체제의 구조

위에서 살펴본 것처럼 다양한 기능을 수행하는 운영체제의 구조를 간략히 살펴보겠습니다.

운영체제처럼 큰 규모의 프로그램이 메모리에 모두 올라간다면 한정된 메모리 공간의 낭비가 심하게 됩니다. 따라서 항상 필요한 부분만을 컴퓨터 전원이 켜짐과 동시에 메모리에 올려놓고 그렇지 않은 부분은 필요할 때만 메모리에 올리게 됩니다. 이때 메모리에 항상 상주하는 운영체제의 부분을 커널이라고 합니다. 커널은 운영체제 코드 중에서도 가장 핵심적인 부분이고 커널 자체를 좁은 의미에서의 운영체제라고 부르기도 합니다. 반면 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티(파일 복사 기능 등)를 포함한 개념이 커다른 의미에서의 운영체제입니다.

운영체제의 구조

운영체제의 구조는 대략적으로 위 그림과 같고 크게는 인터페이스와 커널로 나눌 수 있습니다.

1) 인터페이스

사용자는 커널에 직접 접근할 수 없기 때문에 운영체제가 제공하는 인터페이스를 사용해 커널에 명령을 내려야 합니다. 사용자와 애플리케이션은 인터페이스를 통해 커널에 명령을 전달하고, 인터페이스를 통해 실행결과를 전달받습니다. 운영체제가 제공하는 대표적인 인터페이스가 GUI, CLI가 있습니다.

2) 커널

커널의 경우 프로세스, 메모리, 저장장치를 관리하는 핵심적인 기능을 합니다. 또한 커널에는 시스템 호출(System Call)과 드라이버라는 것이 있습니다.

(1) 시스템 호출(System Call)

시스템 호출은 커널이 자신을 보호하기 위해 만든 인터페이스입니다. 애플리케이션이 직접 하드웨어 자원에 접근하거나 수정하려 할 때 실수(중요 데이터를 덮어쓴다던지,, 등등)를 할 수 있습니다. 이러한 사태를 막기 위해 커널은 시스템 콜이라는 시스템 자원 사용과 관련된 함수를 제공합니다. write(), read(), printf() 같은 것들이 그 예입니다. 즉 애플리케이션이 하드웨어에 접근해야하거나 운영체제가 제공하는 서비스를 이용하기 위해서는 커널 함수를 호출하는 시스템 콜을 사용해야 합니다. 또한 시스템 콜을 제공함으로써 운영체제는 컴퓨터 자원을 보호하게 됩니다.

시스템 호출은 후에 알아볼 인터럽트 중 하나인 소프트웨어 인터럽트(Trap)의 한 종류입니다.

# 인터럽트(Interrupt)?

보통 프로세스가 작업 중 운영체제에게 CPU 제어권을 넘기기 위해 Interrupt를 사용합니다. 인터럽트 당한 시점에 레지스터와 program counter를 save한 후 CPU의 제어를 운영체제에 넘기고 운영체제는 해당 인터럽트에 맞는 인터럽트 처리 루틴을 실행한다.

# Interrupt

1. Interrupt (하드웨어 인터럽트)

➡ 하드웨어가 발생시킨 인터럽트

2. Trap (소프트웨어 인터럽트, 넓은 의미에서의 인터럽트 중 하나입니다.)

➡ 프로그램이 스스로 자신의 CPU 자원을 운영체제에게 넘기는 것이라 엄밀히는 인터럽트가 아니다.

➡ Exception(프로그램이 오류를 범한 경우)과 System call(프로그램이 커널 함수를 호출한 경우) 이 있다.

(2) 드라이버

커널과 하드웨어의 인터페이스를 드라이버라고 합니다. 보통 커널은 입출력의 기본적인 부분만 제작하여 마우스, 키보드 같은 하드웨어는 꽂기만 해도 보통 작동하게 됩니다. 하지만 복잡한 하드웨어의 경우 하드웨어 제작사가 만든 소프트웨어를 따로 설치하여 사용해야합니다. 이때 이 소프트웨어를 디바이스 드라이버라고 합니다. 프린터나 스캐너 같은 장비를 구매하면 설치해야하는 디바이스 드라이버라는 프로그램을 본 적이 있으실 것 같습니다.

4. 마치며

자바의 JVM과 쓰레드에 대해 알아보다 운영체제 지식의 필요성을 느끼고 본격적인 운영체제 공부 시작 전에 운영체제란 무엇인지, 운영체제가 하는 일은 무엇인지 등에 대해 알아보았습니다.

운영체제는 사용자가 컴퓨터를 쉽게 사용할 수 있도록 도와주며 컴퓨터 자원들을 효율적으로 관리해줍니다. 이를 위한 다양한 방법론을 정리해놓은 운영체제는 컴퓨터 동작에 대한 깊이 있는 이해를 위해 꼭 필요한 지식인 것 같습니다. 앞으로 공부를 진행하면서 운영체제에 대한 정리를 해보려 하는데 잘못된 내용 지적해주시면 감사하겠습니다!

[운영체제] 1. 운영체제란 무엇인가?

운영체제란 무엇인가 ?

-> 운영체제 ( Operating System )는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어 자원을 관리하는 시스템 소프트웨어이다.

-> 컴퓨터 프로그램을 위해 보편적인 서비스를 제공하는 시스템 소프트웨어이다.

위키피디아 정의 : An Operating System (OS) is system software that manages Computer Hardware and Software Resources and provides common services for computer programs

즉 운영체제는 하드웨어 바로 위에 설치되어 사용자 및 다른 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 계층이다.

– 좁은 의미의 운영체제 : 커널 (부팅 후 항상 메모리에 상주하는 부분)

– 넓은 의미의 운영체제 : 커널 + 각종 시스템 유틸리티 (ex 계산기, 달력 등 )

현재는 다음과 같은 운영체제들이 사용되고 있다.

-> UNIX, Windows, Apple OS X, Linux, Android, iOS …..

운영 체제를 올바르게 이해하기 위해서는 다음과 같은 내용을 숙지해야한다.

1. CPU 가상화

2. 메모리 가상화

3. 동시성

4. 영속성

즉 가상화 (Virtualization), 동시성 (Concurrency), 영속성 (Persistence)가 운영체제가 자원을 관리에 중요한 개념이다.

이러한 것은 운영체제의 목적을 이해하면 쉽다.

운영체제의 목적

1. 컴퓨터 시스템 자원을 효율적으로 관리

— 시스템 자원은 CPU, Memory, I/O 장치 등의 하드웨어 자원과 프로세스, 파일, 메시지 등의 소프트웨어 자원이 있다.

— 운영체제는 이러한 자원을 최대한 효율적으로 사용하기 위해 노력한다.

2. 컴퓨터 시스템을 사용자로 하여금 편리하게 사용하도록 지원

— 사용자가 프로그램들을 독립적으로 수행하는 것과 같은 환상을 제공한다.

운영체제의 분류

-> 운영체제를 크게 분류하면 아래와 같이 분류할 수 있다.

1. 동시 작업 가능 여부

— 단일 작업 (Single Tasking) : 한 번에 하나의 작업만 처리

— 다중 작업 (Multi Tasking) : 동시에 두 개 이상의 작업 처리

2. 사용자 수 (동시 접근 사용)

— 단일 사용자 (Single User) : MS-DOS, MS Windows

— 다중 사용자 (Multi User) : Unix

3. 처리 방식

— 일괄 처리 (Batch Processing)

작업을 바로 처리하지 않고 모아서 한꺼번에 처리

작업이 완전히 종료될 때까지 기다려야 한다.

— 시분할 (Time Sharing)

여러 작업을 일정한 시간 단위로 분할하여 처리

짧은 응답 시간을 가져 사용자는 실시간으로 처리되는 느낌을 받음

— 실시간 처리 (Realtime)

Deadline에 맞추어 정해진 시간 안에 특정한 일이 종료되는 것을 보장

운영체제 관련 용어 정리

–> 운영체제에서 사용되는 용어들은 헷갈릴 수 있기 때문에 개념을 정리한다.

1. MultiTasking : 여러 작업을 동시에 수행

2. Multiporgramming : 여러 프로그램이 동시에 메모리에 올라가 있는 것

3. Time Sharing : CPU의 작동시간을 분할하여 나누어 사용하는 것

4. Multiprocess : 여러 프로그램이 동시에 수행되는 것

이러한 운영체제의 대표적인 기능은 아래와 같다.

1. 프로세서, 메모리, 입출력장치, 파일 및 정보 등의 자원 관리

2. 자원을 효율적으로 관리, 분배하기 위한 스케쥴링 기능

3. 사용자와 시스템간의 편리한 인터페이스 제공

4. 시스템의 각종 하드웨어와 네트워크 관리, 제어

5. 데이터 관리, 공유

6. 시스템의 오류 검사 및 복구

7. 자원 보호

8. 입출력 장치에 대한 보조 기능 수행

9. 프로그램 동작, 개발을 위한 내부시스템 제공 (ex. 시스템 콜)

10. 다중 사용자 지원, 가상 계산기 기능 수행

그렇다면 프로그램이 실행된다는 것은 무엇인가?, 어떻게 실행되는가?

프로그램의 실행

프로그램(소프트웨어)가 실행된다는 것은 어떤 과정을 거치는 것인지 알아보자.

컴퓨터는 크게 3가지 구성요소로 이루어져 있다.

1. CPU ( 중앙처리장치)

2. Memory ( 여기서 메모리는 우리가 흔히 알고있는 RAM과 같은 Main Memory를 의미한다.)

3. I/O Module ( Input/Ouput 장치로 키보드, 모니터 등등이 포함 된다.)

논리적인 관점에서 보자면 이들 요소간의 시스템 버스를 통한 통신과 처리를 통해서 프로그램이 실행된다.

이때 Fetch 와 Execute라는 개념을 이해하여야 이들이 처리되는 과정을 이해 할 수 있다. 프로그램을 실행하는 것을 간단하게 생각하면 명령어를 가져오고 실행하는 과정의 반복이라고 볼 수 있기 때문이다. 이러한 복잡한 과정을 모든 사용자가 알아야만 수행할 수 있다면 굉장히 불편한 과정이기 때문에 가상화를 통해서 우리는 이를 모르는 채로 사용할 수 있는 것이다.

이외에도 ALU, BUS, GPGPU, DISK 등등의 여러 요소가 다양하게 사용되어지는 최근에는 그 시스템이 복잡하지만 기본적으로 운영체제가 작동하는 원리는 비슷하다.

즉 운영체제는 사용자로 하여금 프로그램의 사용이 편리, 정확, 효율적이게 관리하는 시스템 소프트웨어인 것이다.

## Reference

: A. Silberschatz, “Operating System Concept”

: W. Stalling, “Operating Systems : Internals and Design Principles”

: “Computer Systems : a Programmer Perspective”

: KOCW 반효경교수님의 운영체제 수업

## 본문의 모든 그림과 내용은 직접 작성했습니다.

## 혹시 문제되는 점이나 문의사항이 있으면 언제든지 문의 바랍니다.

## Author : Donghak Park

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