[운영체제]운영체제의 개요

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운영체제의 개념

사용자 - 응용프로그램 - (유틸리티) - 운영체제 - 하드웨어

사용자가 컴퓨터 시스템을 원활하게 사용할 수 있도록 시스템을 제어하며 컴퓨터와 사용자간의 상호교신을 위한 프로그램
컴퓨터 사용자와 컴퓨터 하드웨어 간의 인터페이스로서 동작하는 시스템 소프트웨어의 일종

운영체제의 목적

사용자와 컴퓨터 간의 편리한 인터페이스 제공

(CUI_Character User Interface) > GUI_Graphic User Interface > VUI_Voice User Interface)

자원의 효율적인 운영 및 자원 스케줄링(자원을 사용할 때 어떤 순서로 사용할 지)
데이터 공유 및 주변장치 관리 및 제어
처리 능력 및 신뢰성 향상, 사용가능도 향상
응답시간(첫번째 명령을 처리를 시작할 때까지 시간) 및 반환시간(최종결과값이 나오는 시간) 단축
입,출력을 편의제공
시스텀의 오류를 처리

운영체제의 성능 평가 기준

처리능력(Throughput)

일정 시간 내에 시스템이 처리하는 일의 양

반환시간(Turnaround time)

시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 때까지 걸리는 시간

사용가능도(Availability)

시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도

신뢰도(Reliability)

시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

운영체제의 계층구조

* 프로세스 = 프로그램

임베디드 시스템

임베디드: 내장된

임베디드 시스템은 범용이 아닌 특별한 목적을 위해서 만든다.

ex) 카메라, 네비게이션, 블랙박스, TV

컴퓨터의 하드웨어와 소프트에어가 미리 정해진 특정한 기능을 수행하기 위하여 결합된 시스템
다양한 목적으로 사용되는 PC와 달리, 한가지 또는 몇 가지 특수한 작업을 수행
마이크로 프로세서/마이크로 컨트롤러를 내장(embedded)하여 원래 제작자가 의도한 특정한 기능만을 수행하는 장치

임베디드 시스템의 구성

임베디드 H/W: 프로세서/ 컨트롤러, 메모리, I/O장치, 네트워크 장치, 센서, 구동기
임베디드 S/W: 운영체제,시스템 S/W, 응용 S/W

임베디드 시스템의 특징

특정 목적 수행을 위해 최적화
실시간(real time) 처리 지원: 제한된 시간내에 명령 수행(적시성: timeless)
고도의 신뢰성 지원
소형 및 경량 지원
저전력 지원

운영체제의 운용기법

일괄처리 시스템(Batch Processing System)

초기의 컴퓨터 시스템에서 사용된 형태
일정량이 데이터를 모아서 한꺼번에 처리하는 방식
컴퓨터의 시스템을 효율적을 사용(가동률)
반환시간이 늦지만 하나의 작업이 모든 자원을 독점하므로 CPU 유휴 시간(idle time:노는 시간)을 줄임
급여계산, 수도/전기요금 계산, 연말 결산 등

다중 프로그래밍 시스템(Multi Programming System)

두 개 이상의 여러 프로그램을 주기억장치에 적재시켜 마치 동시에 실행되는 것처럼 처리하는 시스템
I/O(입출력)작업과 CPU작업을 중첩함으로써 시스템 효율을 향상
CPU위주의 작업, I/O위주의 작업을 잘 혼합하여 실행할 경우 CPU사용 효율이 매우 높아짐
CPU의 사용률과 처리량이 증가

시분할 시스템(Time Sharing System)

여러명의 사용자가 사용하는 시스템에서 컴퓨터가 사용자들의 프로그램을 번갈아 가며 처리해 줌으로써 각 사용자에게 독립된 컴퓨터를 사용하는 느낌을 받음
하나의 CPU는 같은 시점에서 여러개의 작업을 동시 수행이 안되기 때문에 CPU를 같은 작업 시간량으로 나눠서 그 시간량 동안 번갈아가면서 CPU를 사용
좋은 응답 시간(response time)을 제공하기 위해 각 사용자들에게 CPU 시간(Time slice, quantum)만큼을 차례로 할당하는 라운드 로빈(round robin) 스케줄링을 사용
작업시간량 : Time Slice = Quantum
다중 프로그래밍 방식과 결합하여 모든 작업이 동시에 진행되는 것처럼 대화식 처리가 가능
시스템 전체 효율은 좋으나 사용자는 반응속도가 느려질 수 있음

다중모드 시스템(Multi Processing System)

여러개의 CPU와 하나의 주기억장치를 이용하여 여러개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식
여러 CPU는 하나의 메모리를 공유함으로 단일 운영체제에 의해 관리
프로그램의 처리 속도는 빠르지만, 기억장치, 입/출력 장치등의 자원 공유에 대한 문제점을 해결해야함

실시간 처리 시스템(Real Time Processing System)

데이터 발생 또는 데이터에 대한 처리 요구가 있는 즉시 처리하여 응답해 주는 시스템
요구된 작업에 대하여 지정된 시간 내에 처리함으로써 신속한 응답이나 출력을 보장하는 시스템
우주선 운행이나 레이더 추적기, 은행의 온라인 업무 등 시간에 제한을 두고 수행되어야하는 작업에 사용

다중 모드 시스템(Multi Mode System)

일괄 처리 시스템, 시분할 시스템, 다중 처리 시스템, 실시간 처리 시스템을 한 시스템에서 모두 제공하는 방식

분산 처리 시스템(Distributed System)

자원 공유, 신속한 처리, 높은 신뢰성을 목적으로 여러개의 컴퓨터를 통신 회선으로 연결하여 작업과 자원을 분산시켜 처리하는 방식
각 단말은 고유의 운영체제와 CPU, 메모리를 가짐

분산 처리 시스템의 설계목적

자원 공유 : 각 시스템이 통신망을 통해 연결되어 있으므로 유용한 자원을 공유하여 사용
연산 속도 향상 : 하나의 일을 여러 시스템에 분산시켜 처리함으로써 연산속도가 향상
신뢰도 향상: 여러 시스템 중 하나의 시스템의 오류가 발생하더라도 계속 일을 처리할 수 있으므로 신뢰도가 향상

분산 처리 시스템의 단점

중앙 집중형 시스템에 비해 소프트웨어 개발이 어려움
중앙 집중형 시스템에 비해 보안 정책이 복잡
시스템 유지상 통일성을 잃기 쉬움
시스템의 설계가 복잡

분산 시스템의 투명성(Transparency)

분산 처리 운영체제에서 구체적인 시스템 환경을 사용자가 알 수 없도록 하며, 또한 사용자들로 하여금 이에 대한 정보가 없어도 원하는작업을 수행할 수 있도록 지원하는 개념
위치투명성: 자원의 물리적인 위치를 모르더라도 자원에 접근 가능
이주투명성: 사용자나 응용 프로그램의 동작에 영향을 받지 않고 시스템내에 있는 자원을 이동가능
복제투명성: 사용자에게 통지할 필요 없이 자원들의 부가적인 복사를 자유로이 수행가능
병행투명성 : 여러 다중 사용자들이 자원들을 병행하여 처리하고 공유 가능

운영체제 분류

windows , mac os , android, linux