[운영체제] Introduction to Operating Systems

이화여자대학교 반효경 교수님의 운영체제 강의를 바탕으로 운영체제 스터디에서 공부한 내용을 작성하였으며
해당 글의 지문들은 전부 직접 제작했습니다. [강의 링크]

 

1. 운영체제란 무엇인가?

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

협의의 운영체제 == 커널

• 운영체제의 핵심 부분으로 메모리에 상주하는 부분 (운영체제 커널) 무슨뜻이여

광의의 운영체제

• 커널 뿐 아니라 각종 주변 시스템 유틸리티를 포함한 개념

전공자의 운영체제는 커널만을 이야기한다.

2. 운영체제의 목적이란?

• 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리하는 것

자원이란? 프로세서, 기억장치, 입출력 장치, 소프트웨어자원(프로세스, 파일, 메시지) 등

• 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 환경을 제공한다.
  • 운영체제는 동시 사용자/프로그램들이 각각 독자적으로 컴퓨터에게 수행되는 것 같은 환상을 제공
  • 하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행
• 주어져있는 하드웨어를 가지고 최대한의 성능을 내는 것 (효율성)
  • 특정 사용자가 차별받는다? 어떤 상황일까?
  • 사용자나 운영체제 자신을 보호

3. 운영체제의 분류 방식 세 가지를 설명하세요.

• 동시작업 가능 여부
  • 단일 작업 - 한 번에 하나의 작업만 처리 (예: MS-DOS)
    • 설계하기가 쉽다.
    • 엘리베이터 등 특수목적으로 제작된 운영체제
  • 다중 작업 - 동시에 두 개 이상의 작업 처리 (예: UNIX, MS Windows, iOS)
    • 스마트TV 등등
• 사용자의 수
  • 단일 사용자: MS-DOS, MS Windows
  • 다중 사용자: UNIX, NT Server
    • 하나의 컴퓨터를 여러명이 사용할 수 있는 것들
    • 요즘 윈도우즈도 동시접근 가능하다.
• 처리 방식
  • 일괄 처리(batch processing)
    • 작업 요청의 일정량 모아서 한꺼번에 처리
    • 작업이 완전 종료될 때까지 기다려야함
    • 더 알아보자
    • 과거에는 이 방식이 더 효율적이었다.
  • 시분할 방식(time sharing)
    • 현대의 운영체제 방식 - 안드로이드, iOS 등등
    • 여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 시간 단위로 분할하여 사용
    • 일괄 처리 시스템에 비해 짧은 응답 시간을 가진다.
    • interactive한 방식
    • 사람에 특화된 시스템
  • 실시간(realtime OS)
    • 정해진 시간 안에 어떠한 일이 반드시 종료됨이 보장되어야하는 실시간 시스템을 위한 OS
    • 정확한 시간을 맞춰서 운영해야하는…? 데드라인이 존재해야함.
    • 로보트 제어, 원자로/공장제어, 미사일 제어, 반도체장비
    • 경성 실시간 시스템
    • 연성 실시간 시스템
    • 많이 깔아두면 성능 저하가있다? 데드라인과 어떤 연관이있을까?
    • 시분할 방식에서 실시간성을 지키기 위한 연구가 일어나고있다.

4. 엘렌이 사용하는 블루 아이맥의 운영체제는 어떤 방식일까요?

• 다중 작업
• 다중 사용자
• 시분할 방식

5. 아래 용어에 대해 정립하세요.

• Multitasking - 여러 작업이 동시에 수행되는 것 (일반적인 용어) CPU는 사실 하나의 태스크만 처리한다(매우시간이 빨라서 그렇게 느끼는 것일 뿐)
• Multiprogramming - 메모리에 여러 프로그램이 동시에 올라가는 방식 (메모리 측면을 강조)
• Time sharing - 시분할, CPU를 좀 더 강조한 설명 CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미
• Multiprocess

아래 용어들은 컴퓨터에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것을 뜻한다.

• Multiprocessor - 다중 처리기, 하나의 컴퓨터에 CPU(processor)가 여러개 붙어있음을 의미

6. 운영 체제의 예시를 들어주세요.

• 안드로이드, iOS, 리눅스, UNIX

7. UNIX에 대해서 설명해주세요. → 좀더 자세히

• 코드의 대부분을 C언어로 작성
  • 어셈블리어(기계어로 가까운 언어)로 운영체제를 구현하기 어려워서 C언어를 만들었다.
  • C언어는 기계어와 상당히 가깝다.
• 대형컴퓨터를 위해 운영체제
• 멀티태스킹, 다중사용자,
• 소스 코드가 공개되어있다.
• 이식성이 높다 (언어 호환이 잘된다는 뜻으로 받아들이면 될까?)
• 커널의 크기를 작게 만들었다.
• 다양한 버전: Linux 등등…

커널이란?

• 운영 체제의 기능 가운데 운영 체제를 구성하는 프로세서와 운영 체제의 제어로 수행되는 프로그램에 대하여 자원 할당을 수행하는 부분

DOS

• 메모리 한계를 640KB로 제한했다. (이거 이상 발전이 안되겠지!)

MS Windows

• 불안정성 → 요즘은 꽤 안정적으로 발전되었다.
• 풍부한 지원 소프트웨어

Hanheld device를 위한 OS

• 소형 PC를 위한 OS

8. 운영 체제의 구조에 대해서 설명해주세요.

• CPU 스케줄링 - 누구한테 CPU를 줄까?
• 메모리 관리 - 한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?
• 파일 관리 - 디스크에 파일을 어떻게 보관하지?
• 입출력 관리 - 각기 다른 입출력 장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?
• 프로세스 관리
  • 프로세서의 생성과 삭제
  • 자원 할당 및 반환
  • 프로세스 간 협력
• 그 외
  • 보호 시스템
  • 네트워킹
  • 명령어 해석기

의문: 운영체제의 구조라기보다 역할에 가깝지 않을까? 공룡책에서 설명되는 구조와 꽤 설명이 다른 것 같다.
공룡책에서는 운영체제 서비스 라는 내용으로 소개되어있는 것 같다.

9. 운영체제 과목의 수강 태도에 대해서 설명해주세요.

• OS 사용자 관점이 아니라 OS 개발자 관점에서 수강해야한다.
• 운영체제로서 어떤 역할을 해야할까 고민해야한다!
• 내가 운영체제라고 생각하고 수업을 들어야한다!

고민 내용

• 인터럽트란? - 공룡책 540 페이지
• 저장장치에서의 헤드란? - 공룡책 500 페이지
• 아이맥은 다중사용자인가?