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Jmini Story
bob 11th 지원대상자가 이수해야 할 사전 교육에 대한 학습 일지입니다.

2. 운영체제의 기능과 구조

운영체제의 기능


  • 자원 관리: 제어서비스 향상
    • 입출력 장치 관리
    • 시스템 자원 관리
    • 에러 검출과 조치


  • 시스템 관리
    • 시스템보호(사용자 권한부여)
    • 네트워크 관리
    • Command Interpreter(명령에 대한 번역)

운영체제의 구조

(커널에 포함되는)운영체제 5계층

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  • 1계층: 프로세스 동기화&스케줄링
  • 2계층: 메모리의 할당&회수
  • 3계층: 프로세스 생성, 제거, 시작, 정지
  • 4계층: 키보드,마우스 스케줄링
  • 5계층: 파일 생성, 소멸, 열기, 닫기

*HAL(Hardware Abstraction Layer): 하드웨어와 1계층 사이에 존재하여 물리적인 하드웨어와 소프트웨어의 사이에 있는 추상적인 계층이다.

커널

  • 하드웨어와 프로그램들을 이격시키고, 하드웨어와 직접적으로 상호작용함
  • 프로세스와 파일의 관리를 담당하며, 입출력, 메모리, 시스템호출 인터페이스를 수행함
  • Interrupt(지금 하던 일을 멈추고 다음에 무슨 작업을 할치 결정하는 역할) 기능을 수행

프로세스 관리

  • 하드웨어에 의존된 가장 하위 단계 수준으로 프로세스 스케줄링을 통해 프로세스 관리

메모리 관리

주기억장치 관리

  • 주기억장치의 접근을 관리, 제어하는 처리 장치의 부분

  • ROM(Read Only Memory): 바꿀 수 없는 반도체로 반영구적인 기억 장치이다.
    (ex. P-ROM, mask-ROM)

  • RAM(Random Access Memory): 휘발성 메모리 특성을 가지고 있으며, 전원이 유지되어야 한다.

보조기억장치 관리

  • HDD, SSD, USB 메모리와 같은 장치에 대한 접근 관리 및 제어 수행

주변장치 관리(입출력 관리)

  • Device Driver: OS와 응용 프로그램 및 하드웨어의 인터페이스 담당 프로그램
  • 데이터의 입출력 방식
    • 직접 입출력(Direct I/O)
      • 입력: 장치 제어기 -> cpu 레지스터 -> 주기억장치
      • 출력: 주기억장치 -> cpu 레지스터 -> 장치 제어기
      • polling 방식: 장치 구동기가 상태 레지스터를 계속 감시함(read&write)
    • 간접 입출력(InDirect I/O)
      • CPU가 담당하지 않고 “Interrupt”를 사용하여 전용 입출력 프로세서를 사용하는 방식
      • 전용 입출력 프로세서
        • DMA(Direct Memory Access: CPU와 주변 장치 사이에 존재하여 대신 전달
        • Channel: 선택(1:1), 멀티플렉서(1:N), 블록 멀티플렉서


  • 버퍼링과 스풀링
    • 버퍼링: 입출력 장치와 보조기억 장치 <-> CPU 처리속도 차이를 해결(메모리)
    • 스풀링: 버퍼링과 비슷하나 디스크를 버퍼처럼 사용(디스크)

파일 관리

  • 파일에 대한 조작, 저장방식, 접근 방식에 대한 관리




3. 운영체제의 기술발전 흐름

단순모니터

  • 1940년대

일괄처리 시스템

  • 1950년대
  • 여러 개의 작업을 하나로 묶어 진행
  • 보조기억장치의 속도가 느려 모니터링, 버퍼링, 스풀링 개념이 도입

다중프로그래밍 시스템

  • 1960년대
  • 입출력장치와 CPU의 속도차이 개선
  • 프로세스를 쉬지 않게하여 2개 이상의 프로그램을 동시에 사용

시분할 처리 시스템

  • TSS: Time-Sharing System
  • 다중프로그래밍 시스템의 개념에서 프로세스의 사용 시간을 분할하는 개념 도입
  • 다중 사용자에게 Time Slice를 할당

분산처리 시스템

  • DPS: Distributed Processing System
  • 기능을 지역적, 기능적으로 분산하여 네트워크를 통해 처리
    • 자원 공유
    • 계산속도 향상
    • 신뢰도 향상
    • 통신 기능(with Network)

다중처리 시스템

  • MPS: Multi Processing System
  • 여러 작업을 하나의 시스템(다수의 CPU)에서 동시에 처리
  • 작업 속도와 신뢰성 향상

실시간 시스템

  • RTS: Real Time System
  • 자료 발생 지점에서 단말기를 통해 직접 입출력됨
  • 처리 시간 및 비용 단축의 효과
  • 자료가 무작위하게 도착하므로 입출력 자료의 임시 저장과 대기가 필요

2000년대 이후에는 가상화가 발전해오고 있다.