[4과목 프로그래밍 언어 활용] 응용 SW 기초 기술 활용 - 149. 운영체제 (OS; Operating System)의 개념 ~ 151. ⭐ UNIX / LINUX / MacOS

149. 운영체제 (OS; Operating System)의 개념

1. 운영체제의 정의

• 컴퓨터 시스템의 자원(CPU, 주기억장치, 보조기억장치, 프린터, 파일 및 정보 등)들을 효율적으로 관리
• 사용자가 컴퓨터를 편리하고 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 여러 프로그램의 모임
• 사용자와 컨퓨터 하드웨어 간의 인터페이스로서 동작하는 시스템 소프트웨어의 일정
• 다른 응용 프로그램이 유용한 작업을 할 수 있도록 환경 제공

 

2. 운영체제 목적

목적	설명
처리 능력(throughput)	일정 시간 내에 시스템이 처리하는 일의 양
반환 시간(Turn Around Time)	시스템에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 때까지 걸린 시간
사용 가능도(Acailability)	시스템을 사용할 필요가 있을 때 즉시 사용 가능한 정도
신뢰도(Reliability)	시스템이 주어진 문제를 정확하게 해결하는 정도

 

3. 운영체제 구성

1) 제어 프로그램 (Control Program)

• 감시 프로그램(Supervisor Program)
  • 제어프로그램 중 가장 핵심적인 역할
  • 자원의 할당 및 시스템 전체의 작동 상태를 감시하는 프로그램
• 작업 관리 프로그램(Job Management Program)
  • 작업이 정상적으로 처리될 수 있도록 작업의 순서와 방법을 관리하는 프로그램
• 데이터 관리 프로그램(Data Management Program)
  • 작업에 사용되는 데이터와 파일의 표준적인 처리 및 전송을 관리하는 프로그램

2) 처리 프로그램 (Processing Program)

• 언어 번역 프로그램
  • 사용자가 고급언어로 작성한 원시 프로그램을 기계어 형태의 목적 프로그램으로 변환시키는 것
  • 컴파일러, 어셈블러, 인터프리터
• 서비스 프로그램
  • 사용자가 컴퓨터를 더욱 효율적으로 사용할 수 있도록 제작된 프로그램
  • 분류/병합(Sort/Merge), 유틸리티 프로그램

4. ⭐ 운영체제 기능

• 프로세서(처리기, Processor), 기억장치(주기억장치, 보조기억장치), 입 · 출력장치, 파일 및 정보 등의 자원을 관리
• 자원을 효율적으로 관리하기 위해 자원의 스케줄링 기능 제공
• 사용자와 시스템 간의 편리한 인터페이스 제공
• 시스템의 각종 하드웨어와 네트워크를 관리 · 제어
• 데이터를 관리, 데이터 및 자원의 공유 기능을 제공
• 시스템의 오류를 검사하고 복구
• 자원 보호 기능 제공
• 입 · 출력에 대한 보조 기능을 제공
• 가상 계산기 기능 제공

 

150. Windows

• 1990년대 마이크로소프트사가 개발한 운영체제

1. ⭐ Windows 주요 특징

• 그래픽 사용자 인터페이스(GUI; Graphic User Interface)
  • 키보드로 명령어를 직업 입력하지 않고, 마우스로 아이콘이나 메뉴를 선택하여 모든 작업을 수행하는 방식
  • 초보자도 쉽게 사용
• 선점형 멀티태스킹(Preemptive Multi-Tasking)
  • 멀티태스킹을 하면서 운영체제가 각 작업의 CPU 이용 시간을 제어하여 응용 프로그램 실행 중 문제가 발생하면 해당 프로그램을 강제 종료시키고 모든 시스템 자원을 반환하는 방식
  • 하나의 응용 프로그램이 CPU를 독점하는 것을 방지할 수 있어 시스템 다운 현상없이 더욱 안정적인 작업 가능
• PnP(Plug and Play, 자동 감지 기능)
  • 컴퓨터 시스템에 프린터나 사운드 카드 등의 하드웨어를 설치했을 때, 해당 하드웨어를 사용하는 데 필요한 시스템 환경을 운영체제가 자동으로 구성해 주는 기능
  • 운영체제가 하드웨어의 규격을 자동으로 인식하여 동작하게 해주므로 PC 주변 장치를 연결할 때 사용자가 직접 환경을 설정하지 않아도 됨
  • 하드웨어와 소프트웨어 모두 PnP를 지원하여야 함
• OLE(Object Linking and Embedding)
  • 다른 여러 응용 프로그램에서 작성된 문자나 그림 등의 개체(Object)를 현재 작성 중인 문서에 자유롭게 연결(Linking)하거나 삽입(Embedding)하여 편집할 수 있게 하는 기능
• 255자의 긴 파일명
• Single-User 시스템

 

151. ⭐ UNIX / LINUX / MacOS

1. UNIX의 개요 및 특징

• 1960년대 AT&T 벨(Bell)연구소, MIT, General Eletric이 공동 개발
• 시분할 시스템(Time Sharing System)을 위해 설계된 대화식 운영체제
• 소스가 공개된 개방형 시스템(Open System)
• 대부분 C언어로 작성되어 있어 이식성이 높으며 장치, 프로세스 간의 호환성이 높음
• 크기가 작고 이해하기 쉬움
• 다중 사용자(Multi-User), 다중 작업(Multi-Tasking) 지원
  • 여러 사용자가 동시에 시스템을 사용하고, 여러개의 작업이나 프로그램을 동시에 수행하는 것
  • 하나 이상의 작업을 백그라운드에서 수행하므로 여러 작업을 동시에 처리할 수 있음
• 통신망(Network) 관리용 운영체제로 적합
• 트리 구조의 파일 시스템을 갖음
• 전문적인 프로그램 개발에 용이
• 다양한 유틸리티 프로그램이 존재

2. ⭐ UNIX 시스템 구성

 

1) 커널(Kernel)

• UNIX의 가장 핵심적인 부분
• 컴퓨터가 부팅될 때 주기억장치에 적재된 후 상주하면서 실행됨
• 하드웨어를 보호하고, 프로그램과 하드웨어 간의 인터페이스 역할 담당
• 프로세스(CPU 스케줄링)관리, 기억장치 관리, 파일 관리, 입 · 출력 관리, 프로세스 간 통신, 데이터 전송 및 변환 등 기능 수행

2) 쉘(Shell)

• 사용자의 명령어를 인식하여 프로그램을 호출하고 명령을 수행하는 명령어 해석기
• 시스템과 사용자 간의 인터페이스 담당
• DOS의 COMMAND.COM과 같은 기능 수행
• 주기억장치에 상주하지 않고, 명령어가 포함된 파이 형태로 존재하며 보조 기억장치에서 교체 처리가 가능
• 파이프라인 기능을 지원하고 입 · 출력 재지정을 통해 출력과 입력의 방향을 변경할 수 있음
• 공용 Shell(Courne Shell, C Shell, Korn Shell)이나 사용자 자신이 만든 Shell을 사용할 수 있음

3) Utility Program

• 일반 사용자가 작성한 응용 프로그램을 처리하는데 사용
• DOS에서의 외부 명령어에 해당
• 에디터, 컴파일러, 인터프리터, 디버거

💡 UNIX에서 프로세스 간 통신

• 각 프로세스는 시스템 호출을 통해 커널의 기능을 사용
• 시그널(Signal) : 간단한 메시지를 이용해 통신하는 것. 초기 UNIX 시스템에서 사용됨
• 파이프(Pipe) : 한 프로세스의 출력이 다른 프로세스의 입력으로 사용되는 단방향 통신 방법
• 소켓(Socket) : 프로세스 사이의 대화를 가능하게 하는 쌍방향 통신 방법

3. LINUX의 개요 및 특징

• 1991년 리누스 토발즈(Linus Torvalds)가 UNIX를 기반으로 개발
• 무료 공개되어 있기에 프로그래머가 원하는 기능을 추가 가능
• 다양한 플랫폼에 설치하여 사용 가능
• 재배포가 가능
• UNIX와 완벽하게 호환
• 대부분의 특징이 UNIX와 동일

4. MacOS의 개요 및 특징

• 1980년대 애플 사가 UNIX를 기반으로 개발
• 아이맥과 맥북 등 애플 사에서 생산하는 제품에서만 사용 가능
• 드라이버 설치 및 install과 uninstall 과정이 단순

💡 파일 디스크립터(File Descriptor, 파일 서술자)

• 파일을 관리하기 위한 시스템이 필요로 하는 파일에 대한 정보를 가진 제어 블록
• 파일 제어 블록(FCB; File Control Block)
• 파일마다 독립적으로 존재
• 시스템에 따라 다른 구조
• 보조기억장치 내에 저장되어 있다가 해당 파일이 Open될 때 주기억장치로 옮겨짐
• 파일 시스템이 관리하므로 사용자가 직접 참조 불가

 

 

 

📖 Reference

2023 시나공 정보처리기사 필기 : 네이버 도서