운영체제(OS : Operating System) 란?

 

운영체제란?

 

컴퓨터 시스템은 대개 네 가지 구성요소인 하드웨어, 운영체제, 응용 프로그램 및 사용자로 구분할 수 있다. 

하드웨어는 중앙 처리장치(CPU), 메모리 및 입출력(I/O) 장치로 구성되어, 기본 계산용 자원을 제공한다. 

응용 프로그램인 워드 프로세서, 스프레드시트, 컴파일러, 웹 브라우저 등은 사용자의 계산 문제를 해결하기 위해 이들 자원이 어떻게 사용될지를 정의한다. 

 

운영체제는 다양한 사용자를 위해 다양한 응용 프로그램 간의 하드웨어 사용을 제어하고 조정한다.  즉,하드웨어를 관리하고 컴퓨터시스템의 자원들을 효율적으로 관리하며, 응용프로그램과 하드웨어간의 인터페이스로써 다른 응용 프로그램이 유용한 작업을 할 수 있도록 환경을 제공해준다. 

 

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운영체제의 종류

 

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

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

주로 WINDOWS는 개인용 UNIX, LINUX는 서버용 운영체제로 사용된다.

 

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운영체제의 목적

 

운영체제의 목적에는 처리능력 향상, 반환 시간 단축, 사용 가능도 향상, 신뢰도 향상 등이 있다.

처리능력, 반환시간, 사용가능도, 신뢰도는 운영체제의 성능을 평가하는 기준이 된다.

 

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

 

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운영체제의 역할

 

1. 프로세스 관리

• 프로세스, 스레드
• 스케줄링
• 동기화
• IPC 통신

운영체제에서 작동하는 응용 프로그램을 관리하는 기능이다.

어떤 의미에서는 프로세서(CPU) 관리하는 것이라고 볼 수도 있다. 현재 CPU를 점유해야 할 프로세스를 결정하고, 실제로 CPU를 프로세스에 할당하며, 이 프로세스 간 공유 자원 접근과 통신 등을 관리하게 된다.

 

 

2. 저장장치 관리

• 메모리 관리
• 가상 메모리
• 파일 시스템

1차 저장장치에 해당하는 메인 메모리와 2차 저장장치에 해당하는 하드디스크, NAND 등을 관리하는 기능이다.

• 1차 저장장치(Main Memory)
  • 프로세스에 할당하는 메모리 영역의 할당과 해제
  • 각 메모리 영역 간의 침범 방지
  • 메인 메모리의 효율적 활용을 위한 가상 메모리 기능
• 2차 저장장치(HDD, NAND Flash Memory 등)
  • 파일 형식의 데이터 저장
  • 이런 파일 데이터 관리를 위한 파일 시스템을 OS에서 관리
  • FAT, NTFS, EXT2, JFS, XFS 등 많은 파일 시스템들이 개발되어 사용 중

3. 네트워킹

• TCP/IP
• 기타 프로토콜

네트워킹은 컴퓨터 활용의 핵심과도 같아졌다.

TCP/IP 기반의 인터넷에 연결하거나, 응용 프로그램이 네트워크를 사용하려면 운영체제에서 네트워크 프로토콜을 지원해야 한다. 현재 상용 운영체제들은 다양하고 많은 네트워크 프로토콜을 지원한다.

 

 

4. 사용자 관리

• 계정 관리
• 접근권한 관리

하나의 PC로도 여러 사람이 사용하는 경우가 많다. 그래서 운영체제는 한 컴퓨터를 여러 사람이 사용하는 환경도 지원해야 한다. 가족들이 각자의 계정을 만들어 PC를 사용한다면, 이는 하나의 컴퓨터를 여러 명이 사용한다고 말할 수 있다.

따라서, 운영체제는 각 계정을 관리할 수 있는 기능이 필요하다. 사용자별로 프라이버시와 보안을 위해 개인 파일에 대해선 다른 사용자가 접근할 수 없도록 해야 한다. 이 밖에도 파일이나 시스템 자원에 접근 권한을 지정할 수 있도록 지원하는 것이 사용자 관리 기능이다.

 

 

5. 디바이스 드라이버

• 순차접근 장치
• 임의접근 장치
• 네트워크 장치

운영체제는 시스템의 자원, 하드웨어를 관리한다. 시스템에는 여러 하드웨어가 붙어있는데, 이들을 운영체제에서 인식하고 관리하게 만들어 응용 프로그램이 하드웨어를 사용할 수 있게 만들어야 한다.

따라서, 운영체제 안에 하드웨어를 추상화 해주는 계층이 필요하다. 이 계층이 바로 디바이스 드라이버라고 불린다. 하드웨어의 종류가 많은 만큼, 운영체제 내부의 디바이스 드라이버도 많이 존재한다.

이러한 수많은 디바이스 드라이버들을 관리하는 기능 또한 운영체제가 맡고 있다.