영남이공대학교 자율 공부 모임에 공유할 목적으로 작성하는 포스트입니다.
학습 내용에 대한 구체적인 사항은 별도 포스트에서 다룰 예정입니다.
개인적으로 학습하며 기록하고 있기 때문에 잘못된 내용이 있을 수 있습니다. 잘못된 내용이 있다면 댓글로 알려주세요.

개요

• 날짜: 2020년 09월 10일 목요일
• 내용: 교과목 운영체제 강의를 듣고 관련 내용을 정리하며 학습했습니다. 그리고 영이공 LMS 서포터 업데이트를 진행했습니다.

교과 학습 - 운영체제

운영체제의 정의

운영체제는 아래와 같은 서비스를 제공하는 소프트웨어이다.

• 사용자와 하드웨어 사이의 중간 매개체로 응용 프로그램의 실행을 제어
• 자원을 할당 및 관리
• 입출력 제어 및 데이터 관리

운영체제의 역할

• 하드웨어 및 사용자, 응용 프로그램, 시스템 프로그램 사이에서 인터페이스를 제공
• 프로세서, 메모리, 입출력장치, 통신장치 등 컴퓨터 자원을 효과적으로 활용하려고 조정/관리
• 메일 전송, 파일 시스템 검사, 서버 작업 등 높은 수준의 서비스를 처리하는 응용 프로그램을 제어
• 다양한 사용자에게 컴퓨터 시스템을 보호하려고 입출력을 제어하며 데이터를 관리

운영체제 발전의 목적

• 편리성: 사용자에게 편리한 환경 제공
• 효율성: 시스템 성능 향상
• 제어 서비스 향상
  • 시스템 확장, 효율적 운영을 위해 새로운 기능의 효과적인 개발을 허용하는 방법으로 발전
  • 입출력장치의 동작 관리 및 제어, 시스템 오류 예방 등으로 컴퓨터 자원을 여러 사용자에게 효율적으로 할당하고 관리할 수 있도록 제어 서비스를 발전

시스템 성능 평가 기준

1. 처리량
2. 지연/응답 시간(Turn Around Time)
3. 신뢰도
4. 사용 가능도(가동률)

운영체제의 주요 기능

부팅 서비스

Booting / Bootstrapping

• 컴퓨터 하드웨어 관리, 프로그램을 실행할 수 있도록 컴퓨터에 시동
• 운영체제를 메인 메모리에 적재하는 과정
  1. 컴퓨터 작동 시작, ROM에 저장된 부트 로더 실행
  2. 부트 로더는 하드디스크의 부트 섹터에 저장된 운영체제(커널)을 RAM에 적재
  3. 초기화, 특정 응용 프로그램 시작

사용자 인터페이스(UI) 제공

• CLI
• 메뉴 인터페이스: 메뉴 버튼으로 상호작용(아이패드, ATM 등)
• GUI

시스템 서비스

• 자원 할당, 계정 관리, 보호와 보안 등

시스템 호출(System Call)

• 실행 중인 프로그램과 운영체제 간의 인터페이스, API 라고도 함
• 사용자 프로그램은 시스템 호출을 통해 운영체제의 기능을 제공 받음

운영체제의 자원관리 기능

메모리 관리

• 메인 메모리 관리: 프로세서가 직접 주소로 지정할 수 있는 유일한 메모리

• 메모리 관리의 기능

  1. 메모리의 어느 부분을 사용하고, 누가 사용하는지 점검
  2. 메모리에 저장할 프로세스 결정
  3. 메모리를 할당하고 회수하는 방법 결정

• 보조기억장치 관리: 메인 메모리는 공간이 제한되어 데이터와 프로그램을 계속 저장할 수 없어 보조기억장치 이용

• 보조기억장치 관리의 기능

  1. 빈 여유 공간 관리
  2. 새로운 파일 작성 시 저장 장소 할당
  3. 메모리 접근 요청 스케줄링
  4. 파일 생성/삭제

프로세스 관리

• 프로세스와 스레드 스케줄링
• 사용자 프로세스와 시스템 프로세스 생성/제거
• 프로세스 중지, 재수행
• 프로세스 동기화 방법 제공
• 프로세스 통신 방법 제공
• 교착 상태(deadlock)을 방지하는 방법 제공

주변장치(입출력장치) 관리

• 운영체제는 특수 프로그램인 장치 드라이버를 사용하여 입출력장치와 상호작용

  장치 드라이버는 특정 하드웨어 장치와 통신할 수 있는 인터페이스를 제공하므로 특정 하드웨어에 종속

• 주변장치 (입출력장치) 관리를 위한 운영체제의 기능
  1. 임시 저장(buffer-caching) 시스템 기능 제공
  2. 일반 장치용 드라이버 인터페이스 제공
  3. 특정 장치 드라이버 제공

파일(데이터) 관리

• 입출력 파일의 위치, 저장, 검색 관리 의미
• 파일 관리를 위한 운영체제의 기능
  1. 파일 생성, 삭제
  2. 디렉터리 생성, 삭제
  3. 보조기억장치의 파일 mapping
  4. 안전한(비휘발성) 저장장치에 파일 저장

시스템 관리

…

운영체제의 유형

다중 프로그래밍 시스템(Multi Programming System)

• 프로세스가 다른 작업 수행 시 입출력 작업 불가능하여 프로세서와 메인 메모리의 활용도가 떨어지는 일괄 처리 시스템의 큰 문제를 해결
• 프로세서가 유휴 상태일 때 실행 중인 둘 이상의 작업이 프로세서를 전환(인터리빙)하여 사용할 수 있도록 동작

시분할 시스템(Time Sharing System)

… Something

다중 프로그래밍 시스템과 시분할 시스템의 특징

• 메모리에 어떤 프로그램을 적재하므로 메모리 관리 필요
• 어떤 프로그램을 먼저 실행할지 결정하는 스케줄링 개념 필요
• 다중 프로그래밍 시스템의 목표: 프로세서 사용 최대화
• 시분할 시스템의 목표: 응답시간 최소화

다중 처리 시스템(Multi Processing System)

• 여러 프로세서가 시스템 버스, 클록, 메모리와 주변장치 등 공유
• 빠르고 프로세서 하나가 고장 나도 다른 프로세서를 사용하여 작업 계속 => 신뢰성 높음
• 프로세서 간의 연결, 상호작용, 역할 분담 등을 고려해야 함

실시간 처리 시스템(real time processing system)

• 반응시간은 프로세서에 이미 고정
• 고정 시간 제약을 잘 정의하지 않으면 시스템 실패
• 무기 제어, 발전소 제어, 철도 자동 제어, 미사일 자동 조준 등이 이에 해당

분산 처리 시스템(distributed processing system)

• 시스템마다 독립적인 운영체제와 메모리로 운영, 필요시 통신하는 시스템
• 데이터를 여러 위치에서 처리/저장, 여러 사용자가 공유

영이공 LMS 서포터 업데이트

주요 기능

1. 학습하지 않은 강의와 과제를 한눈에 볼 수 있게 목록 제공
2. (예정) 강의 영상 다운로드 - 이미 개발은 완료했고, 수요가 있다면 추가할 계획
3. (예정) LMS 시작 시 인트로 소리 음소거

작동 예시

https://youtu.be/WT8yMJMobjo

설치 방법

1. 다운 로드: Chrome 웹 스토어 / Chrome 웹 스토어 ‘영이공 LMS 서포터’ 검색

2. 아이콘 확인 & 클릭