운영체제1

목차

1. 운영체제의 역할과 목적

2. 운영체제의 기능과 구조

3. 운영체제의 기술발전 흐름

4. 운영체제의 주요 구성 기술

5. 운영체제 별 주요 특징

 

1-1. 운영체제의 개념 및 역할

- 사용자가 컴퓨터 시스템을 손쉽게 사용하도록 함

- 시스템 자원을 효율적으로 관리하는 프로그램의 집합

- 컴퓨터 하드웨어와 응용 프로그램 간의 I/F(interface)

- cpu, 메모리 등 컴퓨터 자원 관리 및 사용자에게 편의 제공

 

OS <-> 유틸리티 <-> 응용 프로그램

 

1-2. 운영체제의 역할과 목적

- 편리성: 사용자가 프로그램을 개발하고 사용하는 데 편리한 환경 제공(GUI) -> "생산성 기대"

- 효율성: 한정된 자원을 효율적으로 사용하기 위해 각 프로그램을 유기적으로 결합해 시스템 성능을 향상시킴

(처리 능력_throughput 향상-멀티 프로그래밍, 멀티 스레딩/응답시간_responsetime 단축-온라인 실시간 처리/신뢰도 향상: 시스템이 정확하게 작동되는 정도 -> 소프트웨어의 성공적인 기능 수행/사용가능도 향상_특정 부품이 고장나도 실제 시스템을 사용가능하게 해주는 빈도-시분할처리, 다중처리)

*MMI(Man Machine Interface)

 

OS 취약점을 공격하는 "exploit code"

 

2-1. 운영체제의 기능과 구조

- 입출력 장치 관리: I/O operation, 프로그램 생성 및 실행

- 시스템 자원 관리: 메모리와 프로세스 제어 etc

- 에러 검출과 조치: 에러 발생에 따른 비정상 동작 조치(해커한테 좋은), 

- 시스템 성능 감시 

- 파일 시스템 조작

- 네트워크/계정 관리

- 보호

 

크게는 2개로 나눌 수 있음

• 자원 관리(메모리관리[메인메모리, 보조기억장치], 프로세스 관리, 주변장치 관리, 파일(데이터)관리)
• 시스템 관리(시스템보호-사용자 권한 부여, 네트워크 관리, command interpreter)

2-2. 운영체제의 구조

5계층 구조(=커널에 포함이 됨)

• 1계층 프로세스관리: 동기화 및 프로세서 스케줄링
• 2계층 메모리관리: 메모리의 할당 및 회수 기능
• 3계층 프로세스관리: 프로세스의 생성, 제거, 메시지 전달, 시작과 정지
• 4계층 주변장치관리(입출력관리): 주변장치의 상태파악과 입출력 장치 스케줄링
• 5계층 파일관리: 파일의 생성과 소멸, 파일의 열기와 닫기, 파일의 유지 및 관리

*HAL(hardware abstraction layer)

 

커널(Kernel)

- 하드웨어 특성으로부터 프로그램들을 격리시키고, 하드웨어와 직접적으로 상호작용해 프로그램들에게 일관된 서비스 제공

- 핵심기능(프로세스, 파일 관리)이고, 그 밖에 입출력 장치 관리, 메모리 관리, 시스템호출 인터페이스 수행

- 부팅 시 가장 먼저 읽혀지는 운영체제의 핵심으로 메모리에 상주

- 응용 프로그램 실행에 필요한 다양한 서비스를 제공하고 실행되는 프로세스 스케줄링함

*Interrupt: 지금 하던일을 멈추고 다음에 무슨 작업을 할지 결정하는 역할(여러개가 동시에 처리되는 것 같은 멀티 태스킹이 가능)

 

프로세스 관리

메모리 관리

주기억장치 관리(RAM): 주기억장치의 접근을 관리, 제어하는 처리 장치의 부분으로 주소 변환, 기억보호, 버퍼 기억 등의 기능을 수행

- ROM: random only memory

- RAM: random access memory

https://information-factory.tistory.com/270

RAM(램)과 ROM(롬) 차이점 쉽게 이해하기!

보조기억장치 관리(SSD or HDD)

 

주변장치 관리(입출력 관리)

- 장치구동기(device driver): 운영체제와 응용 프로그램 및 하드웨어 간의 인터페잇 담당 프로그램, 장치를 제어하기 위한 명령어 생성 및 적절한 수행 여부 점검

- 데이터의 입출력 방식

• 프로그램에 의한 입출력(cpu가 주변장치의 상태를 계속 감시해야함 - polling방식)
• 인터럽트: 입출력 장치가 데이터를 전송할 준비가 되면 cpu에 인터럽트를 발생시킴
• DMA: cpu를 거치지 않고, 주변장치와 메모리 사이에 직접 데이터를 전달하도록 제어하는 인터페이스 방식
• https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A7%81%EC%A0%91_%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC_%EC%A0%91%EA%B7%BC

직접 메모리 접근 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

입력데이터: 장치제어기 -> cpu레지스터 -> 주기억장치 전송

출력데이터: 주기억장치 -> cpu레지스터 -> 장치제어기 전송

 

*Polling 방식

https://how-to-make-a-quadcopter.tistory.com/12

폴링(Polling) 방식