[운영체제] 2-1. 운영체제의 개념 및 발전과정, 유형

운영체제의 개념

• 사용자: 컴퓨터를 사용하는 사람이나 장치, 다른 컴퓨터를 의미
• 소프트웨어: 컴퓨터의 기능 수행에 필요한 모든 프로그램
• 하드웨어: 기본 연산 자원을 제공하는 프로세서(CPU), 메모리, 주변장치 등
• 조정자: 운영 요소 사용을 제어하면서 사용자와 응용 프로그램 간에 통신할 수 있게 함
• 자원 할당자나 관리자: 각 응용 프로그램 필요한 자원 할당, 자원 할당 방법 결정
• 응용 프로그램과 입출력장치 제어자: 다양한 입출력장치와 응용 프로그램 제어

운영체제란?

• 사용자와 하드웨어 사이 중간 매개체로 응용 프로그램의 실행을 제어하고 자원을 할당 및 관리하며, 입출력 제어 및 데이터 관리와 같은 서비스를 제공하는 소프트웨어

운영체제의 역할

• 하드웨어 및 사용자, 응용 및 시스템 프로그램 사이에서 인터페이스 제공
• 프로세서, 메모리, 입출력장치, 통신장치 등 컴퓨터 자원을 효과적으로 활용하기 위한 조정 및 관리
• 메일 전송, 파일 시스템 검사, 서버 작업 등 높은 수준의 서비스를 처리하는 응용 프로그램 제어
• 다양한 사용자에게서 컴퓨터 시스템을 보호하기 위한 입출력 제어 및 데이터 관리

1. 편리성: 사용자에게 편리한 환경 제공
2. 효율성: 시스템 성능 향상 (평가기준: 처리량/지연,응답시간(턴 어라운드)/ 신뢰도/사용가능도)
3. 제어 서비스 향상
   • 시스템 확장, 효율 운전을 위해 효과적인 개발을 허용하는 방법으로 발전
   • 입출력장치의 동작 관리 및 제어, 시스템 오류 예방 등으로 컴퓨터 자원을 여러 사용자에게 효율적으로 할당하고 관리할 수 있도록 제어 서비스 발전

운영체제의 기능

• 자원관리
  • 메모리 관리
  • 프로세스 관리
  • 주변장치 관리
  • 파일 관리
• 시스템 관리
  • 시스템 보호(사용자 권한 부여)
    • 보호: 컴퓨터 자원에서 프로그램, 프로세스, 사용자 접근 제어 방법
    • 운영체제는 파일 사용 권한 부여, 데이터 암호화 등 제공
    • 컴퓨터 시스템은 동시 실행 가능하므로 상호 보호해야 함
    • 네트워크로 파일 공유 사이트 접속 시다른 사용자 프로그램에서 보호함
  • 네트워킹(통신)
    • 프로세서는 다양한 방법으로 구성된 네트워크 이용
    • 완전 접소고가 부분 접속 방법으로 연결
    • 연결된 프로세서가 통신을 할 때는 경로 설정, 접속 정책, 충돌, 보안 등 고려
  • 명령 해석기
    • 대화형으로 명령어를 이해, 실행하는 운영체제 인터페이스
    • 사용자가 입력한 명령은 제어문으로 운영체제에 전달하는데, 이 전달을 명령 해석기가 담당
    • 인터페이스 역할을 할 뿐 운영체제는 아님
    • 커널과 분리하는 것이 좋음(인터페이스 변경 가능)
    • 분리하지 않으면 사용자가 커널을 변경할 수 없어 인터페이스 변경 불가

운영체제의 발전 과정

1940년대

• 운영체제 없음(작업별 순차 정리)
• 기계어 직접 사용
• 단순 순차 처리
• 카드 판독기에 판독의 시작, 종료 시점, 데이터 해석 방법 등 포함
• 모든 작업을 예약으로 진행 하여 문제가 발생

1950년대

• 일괄 처리 시스템
• 운영체제 효시인 IBM 701 개발
• 작업별로 일괄 처리
• 버퍼링, 스풀링 방법 등장

1960년대

• 다중 프로그래밍 시스템
• 시분할 시스템
• 다중 처리 시스템
• 실시간 처리 시스템
• 가상 기억장치 등장
• 다중 프로그래밍, 다중 처리, 시분할 처리 등 개념 등장
• 운영체제를 고급 언어로 작성
• 데이터 통신 지원용 운영체제 사용

• 1970년대: 명령어 중심의 시스템 사용
• 1980년대: 사용자 편리한 메뉴 지향적인 시스템
• 1990년대: GUI시스템
• 2000년대 이후
  • 21세기 접어들며 모바일 기기 대중화
  • 모바일 운영체제 등장

운영체제 유형

• 다중 프로그램 시스템
  • 프로세스가 작업 수행 시 입출력 작업 불가능하여 프로세서와 메인 메모리의 활용도가 떨어지는 일괄 처리 시스템의 큰 문제를 다중 프로그램 시스템 도입하여 해결
  • 프로세서가 유휴 상태일 때실행 중인 둘 이상의 작업이 프로세서를 전환(인터리빙)해 사용하도록 동작
  • 높고 효율적인 프로세서 사용률 증가
  • 아주 복잡함
• 시분할 시스템
  • 다중 프로그래밍을 논리적으로 확장, 프로세서가 다중 작업을 교대로 수행
  • 다수의 사용자가 동시에 컴퓨터 자원을 공유할 수 있음
  • CTSS

스풀링

• 프로세서에 일정한 디스크 공간, 테이블만 있으면 하나의 계산 작업과 다른 입출력 작업 중복 처리
• 프로세서와 입출력장치가 고효율로 작업하게 함
• 성능에 직접적으로 도움