[운영체제] 3. 운영체제의 기능

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운영체제의 기능

자원 관리

프로세스, 메모리, 장치, 파일등 구성요소를 관리한다. 그리고 자원 관리 안에는 메모리 관리, 프로세스 관리, 주변장치(입출력 관리) 관리, 파일(데이터)관리 등이 있다.

메모리 관리

• 프로그램을 절대주소로 매핑하여 메인 메모리에 저장
• 메모리의 어느 부분을 사용하고, 누가 사용하는지 점검
• 메모리에 저장할 프로세서스 결정
• 메모리를 할당하고 회수하는 방법 결정

프로세스 관리

• 프로세스와 스레드를 스케쥴링
• 사용자 프로세스와 시스템 프로세스를 생성하고 제거
• 프로세스를 중지하고 재수행
• 프로세스 동기화 방법 제공
• 프로세스 통신 방법 제공
• 교착 상태를 방지하는 방법 제공

주변장치(입출력장치) 관리

• 임시 저장(Buffer-Caching) 시스템 기능 제공.
• 일반 장치용 드라이버 인터페이스 제공
• 특정 장치용 드라이버 제공

파일(데이터) 관리

시스템 관리

운영체제는 추가로 시스템 보호, 네트워킹, 명령 해석기 등 기능을 지원한다

시스템 보호(사용자 권한 부여)

파일 사용권한 부여, 데이터 암호화 등 서비스를 제공하여 데이터와 시스템을 보호한다.

네트워킹(통신)

프로세서가 통신할 때 생기는 충돌, 보안 ,접속 정책 등을 운영체제가 관리한다.

명령 해석기

운영체제와 사용자 사이의 명령을 해석하고 이를 운영체제에 넘겨주는 역할을 한다.

운영체제의 발전 과정과 유형

운영체제 발전 과정

1940년대

이 시기는 운영체제가 존재하지 않았던 시기로 사용자가 직접 기계어로 프로그램을 작성하여 실행하는 작업별 순차 처리 시스템을 사용했다.

1950년대

최초의 운영체제가 등장했던 시기로 초기 운영체제인일괄 처리 시스템을 이용하여 작업의 시간 낭비를 줄이는데 관심을 두었으며 이를 위해 일괄 처리, 버퍼링, 스폴링 등이 등장했다.

일괄 처리

일괄 처리는 직렬 처리와 비슷한 기술으로 오퍼레이터에 작업을 올려주면 비슷한 작업 끼리 묶어 수행을 하게 된다.
일괄 처리의 장점은

• 많은 사용자와 프로그램이 컴퓨터 자원을 공유할 수 있다.
• 컴퓨터 자원을 덜 사용 중일 때는 작업 처리 사간을 교대할 수 있다.
• 시시각각 수동으로 개입하고 감독하여 컴퓨터 자원의 유휴를 피한다.

버퍼링(buffering)

프로세서와 입출력 장치의 속도 차이로 생긴 유휴 시간이 없도록 버퍼를 두어 프로세서에서 연산을 할 때 다른 작업을 동시에 하는 방법이다.

버퍼란 프로세서가 어떤 작업을 처리하는 동안 다음으로 처리할 작업을 미리 읽어 저장해놓는 메모리 영역 이다.

스풀링(spooling)

속도가 빠른 디스크를 버퍼처럼 사용하여 입출력장치에서 미리 읽는 것이다.

1960년대

이 시기는 프로그램을 다른 입출력장치와 함께 실행할 수 있는 장치 독립성으로 편리한하드웨어 관리와

다중 프로그래밍, 다중 처리, 실시간을 이용한 시스템의 처리능력 향상을 특징으로 하였다.

1970년대 초반

이 시기는 모든 사용자에게 모든 기능을 제공할 수 있도록 범용 시스템으로 설계를 하여 시분할, 실시간 처리, 다중 처리를 제공하는 시스템이 등장했는데, 해당 기능을 사용하지 않는 사용자에게 모든 기능을 동일하게 제공하여 실행ㅅ ㅣ간의 과부화가 발생하고, 시스템을 이해하려면 고도의 훈련이 필요한 문제점이 존재했다.

1970년대 중반~1990년대

이 시기는 네트워크를 이용하여 다른 컴퓨터를 사용할 수 있었고 마이크로프로세서의 등장으로 개인용 컴퓨터를 가질 수 있게 되었다. 또한 분산 처리 시스템과 병렬 계싼, 분산 계싼의 개념이 등장하였다.

2000년대 이후

모바일 운영체제가 등장하였고 IOT 개념도 등장하여 IT기술의 과도기 라고 할 수 있다.

이 시기는 1960년대 후반에 등장한가상화기술이 본격적으로 확산되었고, 서버 가상화, 데스크톱 가상화, 네트워크 가상화, 스토리지 가상화로 구분할 수 있다.

이 중 운영체제와 관련된 가상화의 핵심은 서버 가상화이다.

서버 가상화란

물리적 서버 하나에 가상 서버를 여러개 구성하는 방법으로, 여러 운영제제가 한 시스템의 자원을 공유할 수 있는 특징이 있다.

• 호스트 기반 가상화: 호스트 운영체제 에서 가상 머신 구동
• 베어메탈 기반 가상화: 호스트 운영체제 설치 전 가상화 솔루션을 탑재하여 가상의 CPU, 메모리, 디스크, 카드를 생성

운영체제 유형

다중 프로그래밍 시스템

프로세스의 활용도가 떨어지는 일괄 처리 시스템의 문제점을 해결하기 위해 탄생했으며 프로세스 사용율을 최대화시키는 것이 핵심이다.

다중 프로그래밍은 프로세서가 유휴상태 이면 다른 작업을 사용하도록 하는 것이며 이터럽트를 이용하여 수행하는 프로세서 스케쥴링 기법이다.

시분할 시스템

다중 프로그래밍의 논리적 확장 버전이며 응답 시간의 최소화가 목적이다.

프로세서에 적재된 여러 프로그램을 교대로 실행하여 각 프로그램이 느끼기에 혼자 프로세스를 독점하고 있는 것 처럼 한다.

하지만 시분할 시스템을 위해서는 신뢰성, 보안 의문, 및 사용자 프로그램과 데이터의 무결성 등의 문제점이 있는 반면 빠른 응답과 소프트웨어의 중복 회피 기능이라는 장점이 있다.

다중 처리 시스템

다중 처리는 여러개의 프로세서를 사용하여 동시에 둘 이상의 작업을 지원한다.

실시간 처리 시스템

데이터 처리 시스템으로 정의하여 다음과 같은 두 가지로 분류할 수 있다.

• 경성 실시간 처리 시스템 : 시간 제약을 어기면 치명적인 영향을 주는 시스템 ex) 발전소 제어, 철도 자동 제어, 미사일 자동 조준
• 연성 실시간 처리 시스템 : 시간 제약이 큰 영향을 미치지 않는 시스템 ex) 동영상 재생, 예약

분산 처리 시스템

분산 처리 시스템은 시스템마다 독립적인 운영체제와 메모리로 운영알 하며 필요할 때 통신하는 시스템이다.