[OS] 1. 운영체제와 컴퓨터

컴퓨터 : 하드웨어, 소프트웨어로 구성

소프트웨어 : 응용프로그램, 시스템 소프트웨어로 구성

  - 응용프로그램 : 특정 작업을 위해 사용하는 프로그램

  - 시스템 소프트웨어 : 하드웨어와 응용프로그램 관리 -> 운영체제, 유틸리티

 

운영체제 : 컴퓨터 전체를 관리, 운영하는 소프트웨어

-> 응용프로그램은 운영체제의 허락을 받아야 하드웨어 사용가능

-> 응용 프로그램과 사용자에게 모든 컴퓨터 자원을 숨긴다

-> 컴퓨터 자원을 효율적으로 관리하는 소프트웨어

  - 커널 : 운영체제의 핵심기능  (엔진)

  - 인터페이스 : 결과전달 (계기판, 브레이크, etc..)

 

운영체제의 역할

  - 자원관리 = 효율성 : 적은자원사용 효율적작업, 코드최적화

  - 자원보호 = 안정성 : 보안문제처리, 결함 포용 기능수행

  - 하드웨어 인터페이스 제공 = 확장성 : 플러그 앤드 플레이 기능 제공

  - 사용자 인터페이스 제공 = 편리성 : 다양한 편리성 제공, 자원 낭비요소 막아야한다.

 

운영체제의 발전

하드와이어링 (Hard Wiring) : 전선을 사용하여 논리회로 구성

일괄 작업 시스템 (Batch job system) : 모든 작업을 한꺼번에 처리하는 시스템

  - 단점 : 프로그램 실행 중간에 데이터 입력, 수정 불가

대화형 시스템 (Interactive system) : 키보드, 모니터 개발 -> 사용자에게 중간 결과 값 제공가능

  - 단점 : 작업시간 예측 어렵다

시분할 시스템 (Time sharing system) : 멀티프로그래밍 기술 -> CPU 사용시간을 쪼개어 여러 작업에 나누어준다.

  - 실시간 시스템, 다중 사용자 시스템 환경 제공

  - 단점 : 여러 작업을 동시에 처리하기위한 추가 작업이 필요하다.

분산 시스템 (Distributed system) : 분산된 컴퓨터로 작업처리, 결과를 상호 교환하도록 구성한 시스템

  - 단점 : 분산된 컴퓨터의 지위가 동일하기 때문에 컴퓨터가 고장나거나 추가되면 작업을 분배하고 결과 모으기가 쉽지않   다.

클라이언트/ 서버 시스템 (Client/ Server system) : 작업을 요청하는 클라이언트, 요청받은 작업을 처리하는 서버 이중구조

  - 단점 : 서버 과부하

P2P 시스템 (Peer - to - Peer) : 서버는 중재만하고 파일을 얻고자하는 사용자가 파일을 가진 사용자로 부터 직접 다운로드

  ex) 블록체인, 메신저(카카오톡) -> 현재 컴퓨팅 기술로는 해킹 불가능

클라우드 컴퓨팅 : 하드웨어와 소프트웨어를 중앙 시스템에 숨기고 사용자는 필요한 서비스만 그때그때 이용가능(언제어디서나)

 

운영체제의 구성

커널 : 운영체제의 핵심 기능 구현 -> 윈도우 계열, 유닉스 계열

커널 종류

  - 단일형 구조 커널(monolithic) : 모듈 구분없이 하나로 (main()에 모든 기능을 구현한 것과 같다.) -> 효율적운영

    - 단점 : 버그 처리 어려움, 상호 의존성이 높아서 작은 결함이 시스템 전체로 확산 가능, 다양한 시스템 적용 어려움

  - 계층형 구조 커널 (layered) : 비슷한 기능을 가진 모듈을 하나의 계층으로 만든다. -> 디버깅 쉬움, 대부분 이 구조로 되어있음

  - 마이크로 구조 커널 (micro) : 다양한 하드웨어와 사용자의 요구를 수용하기 위해 계층과 기능 추가한 형태

  계층형 구조의 접근 방식과 반대되는 접근 방식, 모듈 간의 정보 교환은 프로세스간 통신

  ex) 애플, IOS

커널이 하는일

  - 프로세스 관리 : 프로세스에 CPU 배분

  - 메모리 관리 : 프로세스에 작업공간 배치(실제 메모리보다 크게)

  - 파일 시스템 관리 : 데이터에 저장, 접근할 수 있는 인터페이스 제공

  - 입출력 관리 : 입력, 출력 서비스 제공

  - 프로세스 간 통신 관리 : 프로세스간 통신 환경 제공