[운영체제] 정의, 목적, 역할, 기능, 구조

운영체제의 정의(Operating system)

사용자와 HW 간의 상호작용을 위해 사용자 인터페이스를 제공하는 시스템 소프트웨어로써, CPU ,메모리 및 주변 장치 등 하드웨어를 효율적으로 관리한다. 뿐만 아니라,  응용 소프트웨어를 실행하기 위하여 하드웨어 추상화 플랫폼과 공통 시스템 서비스를 제공한다. 

운영체제의 목적

• 일정시간동안 처리하는 일의 양을 의미하는 처리 능력의 향상(Throughput) 목적
• 작업 의뢰 후 시스템에서 결과가 얻어질 때까지의 시간을 의미하는 응답시간의 최소화(Turnaround Time) 목적
• 주어진 문제를 정확하게 처리하는 정도를 뜻하는 신뢰도의 향상(Reliability) 목적
• 이용할 수 있는 시스템의 자원이 어느 정도인가를 의미하는 사용 가능도의 향상 목적

운영체제의 역할

• 사용자의 하드웨어 접근이 용이하도록 운영체제가 하드웨어 제어, 입력, 출력 등의 관리를 수행
• 한정된 하드웨어 자원을 다수의 이용자가 공유할 수 있는 기능 수행
• 프로세스, 메모리, cpu 등의 한정된 자원의 용량을 효율적으로 사용하기 위하여 자원 스케줄링을 제공
• system call : 운영체제에서 제공하는 기능을 응용 프로그램이 사용할 수 있또록 커널에서 제공하는 서비스
• 예상치 못한 오류가 발생하더라도 시스템을 중단하지 않고 실행할 수 있도록 오류복구 기능 제공
• 사용자의 다양하고 수많은 데이터를 조직화하고 저장할 수 있는 파일 관리 및 데이터베이스 기능을 제공하고 원격의 컴퓨터와 연결할 수 있는 네트워크 기능을 제공
• 사용자에게 편리한 사용자 인터페이스를 제공

운영체제의 기능

• 프로세스, 메모리, 장치I/O, 파일 시스템 등 리소스 관리 기능 제공
• 자원의 효율적인 사용을 위하여 자원 스케줄링 기능 제공
• LAN카드, USB장치, 디스크 등 다양한 하드웨어의 관리와 네트워크의 주소 할당, 네트워크 생성, 경로 설정 등 다양한 네트워크 제어기능 제공
• 파일 시스템이나 데이터베이스를 통해 데이터를 생성, 저장, 조회 등 데이터 관리 기능과 파일 및 네트워크와 같은 자원 공유 기능 제공
• 사용자, 프로세스와 같은 주체가 파일이나 네트워크와 같은 자원에 무분별하게 접근하는 것을 방지하기 위한 자원 보호 기능 제공
• 디스크 및 파일 시스템과 같은 시스템의 손상이 있는지 점검하기 위한 오류 검사기능과 오류 발생시 복구할 수 있는 기능 제공
• 자원의 유휴 시간(대기 시간)을 최소화하기 위해 물리적 컴퓨터에 가상의 컴퓨터를 여러 대 실행할 수 있는 가상화 기능 제공

운영체제의 구조

• 사용자는 시스템의 기능을 이용하기 위해 필요한 응용프로그램을 실행하거나 셸(shell), GUI, 배치작업을 통하여 운영체제의 기능을 사용한다.
• 배치작업 : 작업을 실시간으로 처리하지 않고 특정 시점에 일괄적으로 실행이 필요한 작업을 의미
• 응용프로그램은 시스템 호출을 통하여 커널의 서비스를 이용할 수 있다.
• 운영체제는 다양한 하드웨어에 대한 이식성을 향상하기 위해 하드웨어 추상 계층(HAL - hardware abstraction layer)을 제공한다.
• HAL : 하드웨어마다 다른 기능에 적응하고, 소프트웨어를 하드웨어 추상 계층에 의존하여 작성한다면 다양한 하드웨어에 대한 이식성을 향상할 수 있다. 즉, 새로운 하드웨어가 추가되어도 하드웨어 추상 계층만 지원을 해주면 소프트웨어는 수정없이 동작할 수 있다.

운영체제의 구조