운영체제(OS)란 - (1)

1. Computer 란 무엇이고 어떻게 구성되는지?

 

※ 컴퓨터의 구성

하드웨어	Hardware	컴퓨터의 모든 물리적 부품 기능: 입력, 출력, 제어, 기억, 연산 ex) 메인보드, 사운드카드, 기억장치 등등
소프트웨어	Firmware	하드웨어를 제어하는 가장 기본적인 프로그램 ex) 바이오스(Bios) - 컴퓨터 부팅 시 가장 먼저 기동되는 애
	Operation System	컴퓨터 하드웨어 자원과 소프트웨어 자원을 연결 및 운영 관리하는 프로그램 하드웨어와 소프트웨어간의 소통을 도와주는 Interface 라고...(응?) 종류 Windows - Windows XP, Windows CE.NET ... (데스크탑의 절대 강자) Linux - Redhat, Fedora, CentOS, Ubuntu ... Unix - Solaris, HP-UX ... RTOS(Real-Time OS) - VxWorks, pSOS, Nucleus ... 윈도우를 제외한 모든 OS 는 유닉스 계열이라고 생각하면 된다
	Middleware	두 매개체를 연결하여 데이터를 주고받을 수 있도록 매개 역할(레이어)을 하는 소프트웨어 운영체제 ↔ SW, 클라이언트 ↔ 서버, 서버 ↔ 서버 등등 영역이 광범위함(하드웨어, 프로토콜, 통신환경) 종류 원격 프로시저 호출(Remote Procedure Call, RPC) 메세지 지향 미들웨어(Message Oriented Middleware, MOM) 객체 요청 브로커(Object Request Broker, ORB) DB 접속 미들웨어 TP 모니터 (Transaction Processing Monitor)
	Application	플랫폼 위에서 구동되는 프로그램.  우리가 아는 그 응용 소프트웨어(SW) ex) 워드 프로세서, 스프레드 시트 등등

 

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2. 운영체제에 대해서 좀 더 자세하게 알아보쟈

 

▷ 운영체제의 존재 이유(목적) - 컴퓨터를 최대한 효율적으로 사용하려고!

1. 효율성 - 하드웨어 자원 관리가 운영체제의 가장 주된 목적임.
2. 안전성 - 비정상적인 작업으로부터 컴퓨터 자원을 보호.
3. 확장성 - 하드웨어 인터페이스를 제공해 다양한 시스템 자원을 추가하거나 제거하기 편리해짐.
4. 편리성 - 사용자 인터페이스(=GUI)를 제공해 대부분의 작업을 마우스로 수행할수 있음.
5. 형평성 - 모든 작업이 운영체제가 정한 순서에 맞게 평등하게 진행됨.

 

▷ 부팅과 운영체제의 동작 원리

1. 컴퓨터의 전원이 켜지면 프로세서(CPU) 에서 ROM 에 있는 내용을 읽는다.

     → ROM 안에는 POST(Power-On Self-Test), 부트 로더(Boot Loader)가 저장되어 있다.

1. POST 는 전원이 켜지면 가장 처음에 실행되는 프로그램으로 현재 컴퓨터의 상태를 검사한다.
2. POST 작업이 끝나면 부트 로더가 실행된다.
3. 부트 로더는 하드디스트에 저장되어 있는 운영체제를 찾아서 메인 메모리(RAM)에 가지고 온다.

 

 

 

▷ 운영체제의 운용 기법

1세대	일괄 처리 시스템 (Batch Processing)	초기의 컴퓨터 시스템에서 사용됨. 일정량 / 일정 기간동안 데이터를 모아 한꺼번에 처리.
2세대	다중 프로그래밍 시스템 (Multi-programming System)	하나의 CPU와 주기억장치를 이용하여 여러 개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식. 하나의 주기억 장치에 다수의 프로그램을 올려놓고 하나의 CPU와 대화 CPU 의 사용률과 처리량 증가
	시분할 시스템 - 범용 (Time Sharing System)	Multi User 가 사용하는 시스템에서 사용되는 프로그램에 대한 작업을 하나의 CPU에 번갈아 할당해가며 처리함.  라운드 로빈(Round Robin) 방식이라고도 함 각자 독립된 컴퓨터를 사용하는 느낌을 줌. 하드웨어의 효율적 사용. 효율은 좋아지나 개인별 사용자 입장에서는 반응 속도가 느릴 수 있음.
	다중 처리 시스템 (Multi-processing System)	여러개의 CPU와 하나의 주기억장치로 다수의 프로그램을 동시에 처리하는 방식 하나의 CPU 가 고장나더라도 다른 CPU를 이용할 수 있으므로 시스템의 신뢰성과 안전성이 높음 프로그램의 처리 속도는 빠르지만 기억장치, 입출력장치 등의 자원공유에 대한 문제점을 해결해야 함
	실시간 처리 시스템 (Real Time Processing)	데이터 처리 요구 즉시 처리하여 결과를 산출하는 방식 처리 시간이 단축되고, 처리 비용이 절감 됨. 교통 제어, 온라인 뱅크 업무 등 시간에 제한을 두고 수행되는 작업에 주로 사용됨
3세대	다중 모드 처리 (Multi-mode Processing)	일괄 처리 시스템, 시분할 시스템, 다중 처리 시스템, 실시간 처리 시스템을 한 시스템에서 모두 제공
4세대	분산 처리 시스템 (Distributed System)	여러개의 컴퓨터(프로세서) 를 통신 회선으로 연결하여 하나의 작업을 처리하는 방식 각 단말 장치나 컴퓨터 시스템은 고유의 운영체제와 CPU, 메모리를 가지고 있음
5세대	임베디드 시스템 (Embedded System)	특정한 기능을 수행하기 위해 하드웨어와 소프트웨어가 내장된 전자 제어 시스템 매우 저렴하게 장치를 제어하는 매우 효율적인 방법(저전력, 저용량) 유지보수가 매우 어려움. 조정할 수 있어도 다른 부분에 영향을 줄 수 있음

 

- Multi-user, Multi-tasking은 현대 OS의 필수 요소

 

 

▶ 잠깐, 근데 Multi-Tasking이랑 Multi-Threading 은 뭐가 달라요?

- Multi-Threading 는 서로간의 자원 공유가 가능하며, 프로그래밍을 통해 구현됨.

=> 멀티 쓰레딩을 통해 하나의 프로세스가 완성된다고 보면 됨.

 

- Multi-Tasking 은 운영체제에서 지원해주는 것으로 서로간의 자원이 공유되지 못함. 자원 전달이 필요할 시 별도의 IPC(Inter-Process Communication) 을 구현해야 함.

=> task는 process 에서 좀 더 확장된 개념으로 멀티쓰레딩에 비해 운영체제에 부담을 줄 수 있음.

 

 

 

▷ 운영 체제의 구성

 

커널(Kernel)	메모리에 상주하는 운영체제의 부분. 노른자임. 커널이 아닌 프로그램들은 Disk Resident 라고 표현한다. 필요할때만 메모리에 로딩해서 사용하면 됨.
명령어 해석기(Command interpreter, shell)	커널(운영체제)에 요청하는 명령어를 해석해주고 그 결과를 출력해줌. 많은 프로그램들의 메모리 교통 정리 = job control Command, Job을 동의어라고 생각하면 됨

 

 

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3. 그래서 Linux 는 무엇이고 왜 Linux를 공부해야 하는 거임?

 

1. 리눅스는 IT 산업 전반에서 쓰이는 가장 핫한 운영체제. IT 산업의 제반 기술의 세부 구현 방식을 알 수 있음.
2. 네트워크, 브라우저, WAS 웹 어플리케이션, 보안 유틸리티 등 수많은 프로그램이 리눅스 기반 환경에서 동작함.
3. 오픈소스 기반 운영체제. 세부 동작 원리 파악 가능.
4. 잘 알수록 연봉 업업됨 개쥬아><

 

※ 운영체제의 간단 역사

: Unix → Linux를 포함한 자식들 → Embedded Linux 와 같은 손자손녀들...

 

 

▷ 유닉스 - 운영체제의 시조새

 

- OS 역사상 가장 중요한 애.

- 윈도우를 제외한 리눅스, 안드로이드, macOS, iOS등의 많은 OS가 유닉스를 뿌리로 두고 있음. (사실상 모두 유닉스의 변종 혹은 자손)

- C 언어 자체가 Unix 시스템 프로그래밍을 하기 위해 만들어졌음.

 

 

▷ 리눅스 -  OS 역사상 최대의 오픈 소스 프로젝트

 

• 커널                          - 창시자 : 리누스 토발도 ( 로고 - 펭귄한테 물린 적 있어서 펭귄 )

     +

• 응용 프로그램     - 창시자 : 리처드 스톨만( FSF 자율 소프트웨어 재단 ) → GNU (GNU is Not Unix)/ GPL

 

=> Linux  배포판의 탄생! ex) 레드햇, 데비안, 우분투, 슬랙웨어

 

무료                - 라이센스가 무료. 내부는 안보여줌><

오픈 소스         - 무료 + 공개

 

▶ UNIX vs LINUX

 

- Unix          성당 / 폐쇄 (HP / Solaris)

- Linux        시장 / 공개 (범용)

 

*시스템 구조가 거의 비슷하다

-> 리눅스를 통해서 유닉스를 배운다고 생각하자 ( 유닉스는 유료이고, 은행권/ 공기업에서 많이 사용한다 )

=> 리눅스를 배우는 또 다른 이유 - 유닉스를 배우는 통로

 

▶ Linux vs Windows

1. 자원의 소모 (승자 - 리눅스)

- linux는 multi-user 시스템이 base 였다.

   =>  한정된 자원을 모두가 효율적으로 이용해야 하기 때문에  *CLI(Command Line Interface) 을 채택한다.

- 반면 window 운영체제의 출발점은 single user 시스템이였고,  GUI(Graphic User Interface)를 채택하게 된다. 

   => 사용자에게 편리한 인터페이스를 제공하는 대신 동일 작업 대비 훨씬 많은 자원이 소요되게 된다.

 

 

2. 보안 이슈 (승자 - 리눅스)

- 윈도우와 다르게 리눅스에서는 보안이 매우 중요하다. 특히 데이터를 I/O 하는 과정에서 일어날 수 있는

보안 문제를 사전 방지 하기 위해서 리눅스 설계자는 System call이라는 것을 고안해냈다.

 

*System call이란 커널의 특정 기능을 하는 함수를 호출함을 의미하는데,

여기서 커널이 해당 입출력 명령을 검사한 후에 I/O를 대신 진행해주는 개념이다.

 

요건 다음 시간에 알아보자...!