운영체제 (Operating System)

핵심 개념

운영체제는 컴퓨터 하드웨어를 관리하고, 응용 프로그램의 실행 기반을 제공하며, 사용자와 하드웨어 사이의 중재자 역할을 하는 소프트웨어다.

운영체제는 정부(government)와 유사하다. 그 자체로는 유용한 기능을 수행하지 않지만, 다른 프로그램이 유용한 작업을 할 수 있는 환경을 제공한다.

왜 필요한가

• 하드웨어만으로는 사용하기 어려움
• 응용 프로그램들이 공통적으로 필요로 하는 I/O 제어 등의 기능이 있음
• 컴퓨터 시스템의 근본 목표: 프로그램을 실행하고 사용자 문제 해결을 쉽게 만드는 것

핵심 역할

컴퓨터 시스템은 4가지 구성요소로 나뉜다: 하드웨어 + 운영체제 + 응용 프로그램 + 사용자

역할	설명
Resource Allocator	CPU 시간, 메모리 공간, 저장 공간, I/O 장치 등 자원을 프로그램과 사용자에게 효율적이고 공정하게 할당
Control Program	사용자 프로그램의 실행을 관리하여 오류와 부적절한 사용을 방지

운영체제의 구성

응용 프로그램 사용자가 직접 사용

미들웨어 앱 개발자에게 추가 서비스 제공

시스템 프로그램 OS 연관, 커널의 일부 아님

커널 항상 실행되는 핵심

하드웨어 CPU, 메모리, I/O 장치

계층	설명
응용 프로그램	사용자가 직접 사용하는 프로그램
미들웨어	모바일 OS에서 앱 개발자에게 추가 서비스 제공
시스템 프로그램	OS와 연관되지만 커널의 일부는 아닌 프로그램
커널	컴퓨터에서 항상 실행되는 핵심 프로그램
하드웨어	CPU, 메모리, 저장장치, I/O 장치 등

트레이드오프

장점	단점
자원의 효율적 관리	시스템 오버헤드 발생 가능
사용자 편의성 제공
프로그램 간 보호

관련 개념

• 커널 (Kernel) - 운영체제의 핵심으로 항상 메모리에 상주하며 실행되는 프로그램
• 운영체제 서비스 (Operating-System Services) - 운영체제가 프로그램과 사용자에게 제공하는 구체적인 서비스
• 이중 모드 연산 (Dual-Mode Operation) - OS와 사용자 프로그램을 보호하기 위한 실행 모드 구분
• 시스템 콜 (System Call) - 사용자 프로그램이 운영체제 서비스에 접근하는 방법
• 시스템 프로그램 (System Programs) - 운영체제와 연관되어 편리한 환경을 제공하는 프로그램

출처

• Operating System Concepts, 10th Edition, Chapter 1, p.3-7