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운영체제 역할

하드웨어를 효율적으로 관리하는 역할을 한다.

(컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리한다.)

자원이란?

CPU 메모리 입출력 장치 등 ( resource ) 효율적 관리 -> 운영체제 가장 큰 목적 CPU 메모리 이미 들어가있는 하드웨어를 가지고 최대한의 성능을 내도록 해주는 역할을 한다.

주어진 자원 최대한 성능을 내도록 하는 것!
특정 프로그램이나 특정 사용자가 차별받는 상황이 생길 수 있는데 사용자간 형평성 있는 자원 분배를 원칙으로 한다.
프로세스, 파일, 메시지 등을 관리
사용자 및 운영체제 자신을 보호

사용자의 편리성을 고려하여 컴퓨터를 사용할 수 있도록 해주도록 돕는 목적

컴퓨터 시스템을 편리하게 사용 할 수 있는 환경을 제공
운영체제는 동시 사용자/ 프로그램들이 각각 독자적 컴퓨터에서 수행되는 것 같은 환상을 제공
하드웨어를 직접 다루는 복잡한 부분을 운영체제가 대행

실행중인 프로그램들에 메모리 공간을 적절히 분배

운영체제 분류

동시작업이 가능 여부

단일 작업 (single tasking)

MS-DOS ? 하나의 작업만 처리

다중 작업 (multi tasking)

동시에 두개 이상의 작업 처리

UNIX, MS Windows 등에서는 한 명령의 수행이 끝나기 전에 다른 명령이나 프로그램을 수행할 수 있음

사용자 수

단일 사용자 (single user)
다중 사용자 (multi user)

UNIX, NT server ( 다중 사용이므로 보안, 형평성 문제 처리해야함 )

처리 방식

일괄 처리 ( batch processing )

작업 요청의 일정량을 모아서 한꺼번에 처리

작업이 완전 종료될 때까지 기다려야 함

초기 Punch Card 처리 시스템

OMR 마킹 처리 시스템 같은?

시분할 ( time sharing )

여러 작업을 수행할 때 컴퓨터 처리 능력을 일정한 단위로 분할하여 사용

일괄 처리 시스템에 비해 짦은 응답 시간을 가짐

interactive 한 방식 ( 100ms )

사용자가 늘어나면 응답시간이 늘어날 수 있음...!

( 현재 컴퓨터 )

실시간 ( Realtime OS )

정해진 시간 안에 어떤 일이 반드시 종료됨이 보장!! ( 시분할과 다른점) 반드시 정해진 시간 안에 종료됨

( 원자로. 공장제어 / 미사일 제어 / 반도체 장비 / 로보트 제어 )

실시간 시스템의 개념 확장 ( 삼성 반도체 공장 정전 사건 ? )

파이프라인 공정 ( deadline ) 이 있는데 한달만에 나와야 한다.

공정간 기간이 정해져 있기 때문에 한 공정에서 느려지게 되면 전체 공정에 문제가 생기게 된다.

( 납품에 문제가 생김 )

실시간 시스템 개념 확장
- Hard realtime system ( 미사일 제어, 원자로 ? )
- Soft realtime system ( 영화 프레임 )

시분할 시스템 에 대해 주로 다룰 예정이다.

다중 작업 / 다중 사용자 시분할 방식

용어 정리

Multitasking -

Mutiprogramming - 메모리에 여러 프로그램이 올라감.

Time sharing - CPU의 시간을 분할하여 나누어 쓴다는 의미

Multiprocess

Multiprocessor - ( 다중 처리기 )

하나의 컴퓨터에 CPU ( processor ) 가 여러 개 붙어 있음을 의미
범용 ( CPU ) 단일 컴퓨터만 다룸

운영체제의 예

유닉스

다중 사용자 고려
서버를 위한 OS
소스 코드 공개

유닉스를 만들기 위해 C언어를 개발하여 코드 대부분을 C언어로 작성

대부분의 커널 코드가 C언어로 작성되어 있다.

하드웨어를 직접적으로 다루면서 사람하고도 가까움

프로그램 개발에 용이
다양한 버전이 존재
높은 이식성이 있다. ( portable )

특정 기계어와 독립된 C언어로 작성되어 다른 기계에서도 돌아가겠끔 설계되어 있다.

최소한의 커널 구조

리눅스 - 안드로이드 커널 ( 리눅스를 사용함 )

MS Window

DOS

단일 사용자 고려 ( MS_DOS 부터 시작 )

메모리 관리 능력의 한계 ( 주 기억 장치 : 640KB )

MS Windows

MS사의 다중 작업용 GUI 기반 운영 체제

네트워크 환경 강화

풍부한 지원 소프트웨어

APPLE IOS 등 여러 운영체제가 있다.

운영체제의 구조

CPU 스케줄링 ( 누구한테 CPU를 줄까 ? )

선착순 처리 ( 일반적인 방법 ) 이 아닌 여러 스케줄링 방식이 있다.

먼저 온 순서대로 처리

단점? 업무 1시간 걸리는 경우 순차 처리의 경우는 뒷 사람이 계속 기다려야 하는 큰 단점이 존재

길게 CPU를 쓰려고 하는 프로그램보다는 짧게 쓰는 프로그램에 우선 스케줄링 부여

현대 CPU 빠르게 그냥 여러번 줬다 뺏었다를 반복하는게 더 효율적

메모리 관리

한정된 메모리를 어떻게 쪼개어 쓰지?

무조건 n분의 1로 나누는 것보다 몰아주는 것이 좋을 때가 있다

working Set

꽉 찼을 때 어떤 걸 쫓아내야 하는가?

CPU 에서 자주 사용하는 것 제외하고 쫓아내야한다.

가까운 미래에 사용가능성이 높은지 낮은지 이전 사용량을 확률적으로 계산하여 메모리에 올려주고 적은 사용량은 쫓아낸다.

파일 관리

디스크에 파일을 어떻게 보관하지?
디스크 스케줄링

디스크는 헤드가 움직이면 처리 ( 헤드와 가까운 공간 처리를 먼저하면서 이동을 줄여 효율적으로 처리 )

어떻게 움직임을 최소화하여 효율적으로 처리할 수 있을지

IO 입출력 관리

각기 다른 입출력 장치와 컴퓨터 간에 어떻게 정보를 주고 받게 하지?
인터럽트?

프로세스 관리