운영체제-기초

컴퓨터 시스템의 구성
사용자 <-응용 소프트웨어, 시스템 소프트웨어(os) -> 하드웨어
시스템 소프트웨어는 하드웨어와 응용 소프트웨어의 매개체 ex) 컴파일러, 레지스트리 값 변경 리눅스 맥 등등

운영체제의 역할
컴퓨터 시스템의 자원 관리
자원:hw자원, sw자원, 데이터
프로그램 동시 실행 시 cpu와 메모리를 효율적으로 관리
컴퓨터 시스템을 효율적으로 운영하는 목적

사용자 지원
사용자가 내린 명령을 해석하여 실행하게 함
사용자와 하드웨어 사이의 매개체 역할
사용자에게 편의성을 제공하는 목적

운영체제가 없던 초기의 컴퓨터 시스템
-응용 프로그램이 직접 컴퓨터의 지원을 제어했다. 하나의 하드웨어를 여러 사용자가 사용할 때 어려움이 많았다.

운영체제가 있는 컴퓨터 시스템
하드웨어와 응용프로그램 사이에 운영체제 위치
운영체제가 컴퓨터 제어
효율적인 자원 관리

커널 모드(슈퍼바이저 모드)
하드웨어를 직접 제어할 수 있는 cpu 명령어를 사용할 수 있는 모드
운영체제의 커널이 동작하는 모드이다.

사용자 모드(보호 모드)
하드웨어를 직접 제어할 수 있는 cpu명령어를 사용할 수 없다.
응용 프로그램이 동작하는 모드이다.

커널이란?
커널 모드에서 동작하는 운영체제의 핵심 요소
응용 프로그램과 하드웨어 수준의 처리 사이의 가교 역할
구성방식: 일체형 커널, 마이크로 커널

일체형 커널
운영체제의 모든 서비스가 커널 내에 포함됨
장점: 커널 내부 요소들이 서로 효율적으로 상호작용을 함
단점: 한 요소라도 오류가 발생하면 시스템 전체에 장애 발생 가능
linux,UNIX 등등


마이크로 커널
운영체제 요소의 대부분을 커널 외부로 분리
메모리 관리, 멀티태스킹, 프로세스 간 통신(IPC)등
최소한의 요소만 커널 내에 남김
장점: 새로운 서비스를 추가하여 운영체제를 확장하기 쉬움
       유지보수가 용이하여 안정성이 우수함
단점: 커널 외부 요소들 사이는 IPC가 필요하며 성능저하 발생 (응용프로그램이 커널을 거쳐서 통신하는 것)

커널모드와 사용자모드의 전환법
시스템 호출
-응용 프로그램이 하드웨어에 대한 제어가 필요한 경우 이용
-운영체제에 서비스를 요청하는 메커니즘

프로세스 관리자
프로세스의 생성 및 삭제
CPU 할당을 위한 스케줄 결정
프로세스의 상태를 관리하며 상태 전이 처리

메모리 관리자
메모리(주기억장치) 공간에 대한 요구의 유효성 확인
메모리 할당 및 회수
메모리 공간 보호

장치 관리자
컴퓨터 시스템의 모든 장치 관리
시스템 장치의 할당,작동,반환 

파일 관리자
컴퓨터 시스템의 모든 파일 관리
저장장치의 공간 관리
파일의 접근 제한 관리


운영체제의 유형 4가지

일괄처리 운영체제 (Batch processing)
작업을 모아서 순서대로 처리하는 방식 -사람이 하던 일을 프로그램이 빠르게 처리하게 되어 전체적 작업 속도 향상
나중에 들어온 작업은 앞선 작업들이 끝날 때 까지 아무런 상호작용 없이 기다려야만 함

시분할 운영체제 (Time-sharing)
각 사용자의 프로그램을 한 번에 조금씩 수행하는 방식
여러 작업들이 들어와 있지만 짧은 시간 간격으로 작업을 수행하기에 반응이 빠르다. 따라서 대화형 운영체제라고도 함
응답시간(요청한 시점부터 반응이 시작되는 시점까지의 소요시간)이 일괄처리 운영체제보다 크게 단축됨

실시간 운영체제 (Real-time) rtos
원하는 시간 내에 프로그램의 결과를 얻을 수 있는 방식
-처리결과가 현재의 결정에 영향을 주는 환경에서 사용됨
ex) 미사일 제어 시스템, 증권거래 관리 시스템
중요한 작업에 대한 처리 기한을 맞추는 것이 중요
-우선순위가 높은 작업을 우선 처리할 수 있는 기법 활용

분산 운영체제
분산 시스템: 2개 이상의 컴퓨터 시스템이 네트워크로 서로 연결되어 서로의 자원을 이용하는 시스템
서로 연결되어 서로의 자원을 이용하는 시스템
다른 컴퓨터 시스템의 자원을 이용하는 것이 마치 자신의 컴퓨터 시스템에 있는 자원을 이용하는 것처럼 가능해야함