1강. 운영체제 소개

1. 컴퓨터 시스템의 구성
   1. 하드웨어
      • CPU, 메모리, 저장장치, 입출력장치, 네트워크 장치 등
   2. 소프트웨어
      1. 응용 소프트웨어
         • 웹 브라우저, 워드프로세서, 게임, 그래픽 소프트웨어 등
      2. 시스템 소프트웨어
         • 운영체제, 컴파일러
2. 운영체제란?
   1. 대표적인 시스템 소프트 웨어
   2. 컴퓨터 시스템의 자원을 관리하고 컴퓨터 프로그램이 동작하기 위한 서비스를 제공하는 프로그램들의 모음
3. 운영체제의 역할
   1. 컴퓨터 시스템의 자원 관리
      1. 자원이란?
         1. 하드웨어 자원, 소프트웨어 자원, 데이터
         2. 예시
            1. 저장장치에서 데이터 읽어 오기
            2. 마우스나 키보드 제어
            3. 프로그램 동시 실행 시 CPU와 메모리를 효율적으로 관리
      2. 목적
         1. 컴퓨터 시스템을 효율적으로 운영
   2. 사용자 지원
      1. 사용자가 내린 명령을 해석하여 실행
      2. 사용자와 하드웨어 사이의 매개체 역할
      3. 사용자에게 편의성을 제공하는 목적
4. 컴퓨터 시스템과 운영체제
   1. 운영체제가 없던 초기의 컴퓨터 시스템
      1. 운영 프로그램이 직접 컴퓨터 시스템의 자원 제어
      2. 응용 프로그램 개발자는 하드웨어 제어방법을 잘 알아야 함
      3. 여러 사용자가 하드웨어를 공유하는 경우 자원 분할의 어려움 존재
   2. 운영체제가 있는 컴퓨터 시스템
      1. 하드웨어와 응용 프로그램 사이에 운영체제가 위치
      2. 운영체제가 컴퓨터 시스템의 자원 제어
5. 커널 모드와 사용자 모드
   1. 커널 모드란? ( 슈퍼바이저 모드 )
      1. 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU 명령어를 사용할 수 있는 모드
      2. 운영체제의 커널이 동작함
   2. 사용자 모드란? ( 보호 모드 )
      1. 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU 명령어를 사용할 수 없는 모드
      2. 응용 프로그램이 동작함
   3. 시스템 호출
      1. 사용자 모드와 커널 모드를 전환
      2. 응용 프로그램이 하드웨어에 대한 제어가 필요한 경우 이용
      3. 운영체제에 서비스를 요청하는 메커니즘
6. 커널
   1. 커널이란?
      1. 커널 모드에서 동작하는 운영체제의 핵심 요소
      2. 응용 프로그램과 하드웨어 수준의 처리 사이의 가교 역할
   2. 구성 방식
      1. 일체형 커널
         1. 운영체제의 모든 서비스가 커널 내에 포함 ( 운영체제 == 커널 )
         2. 장점
            1. 커널 내부 요소들이 서로 효율적으로 상호작용
         3. 단점
            1. 한 요소라도 오류가 발생하면 시스템 전체에 장애 발생 가능
         4. 예시
            1. UNIX, Linux
      2. 마이크로 커널
         1. 운영체제 요소의 대부분을 커널 외부로 분리, 최소한의 요소만 커널 내에 남김
         2. 커널 내의 요소
            1. 메모리 관리
            2. 멀티태스킹
            3. 프로세스 간 통신 (IPC) 등
         3. 장점
            1. 새로운 서비스를 추가하여 운영체제를 확장하기 쉬움
            2. 유지보수가 용이하여 안전성이 우수
         4. 단점
            1. 커널 외부 요소들 사이는 IPC가 필요하여 성능 저하 발생
7. 운영체제의 구성
   1. 컴퓨터 시스템의 자원의 성격에 따라 구분
      1. 프로세스 관리자
         1. 역할
            1. 프로세스의 생성 및 삭제
            2. CPU 할당을 위한 스케줄 결정
            3. 프로세스의 상태를 관리하며 상태 전이 처리
               1. 프로세스란?
                  1. 실행중인 프로그램
      2. 메모리 관리자
         1. 역할
            1. 메모리(주기억장치) 공간에 대한 요구의 유효성 확인
            2. 메모리 할당 및 회수
            3. 메모리 공간 보호
      3. 파일 관리자
         1. 역할
            1. 컴퓨터 시스템의 모든 파일 관리
            2. 저장장치의 공간 관리
            3. 파일의 접근 제한 관리
      4. 장치 관리자
         1. 역할
            1. 컴퓨터 시스템의 모든 장치 관리
            2. 시스템 장치의 할당, 작동, 변환
8. 운영체제의 유형
   1. 일괄처리 운영체제 ( Batch Processing )
      1. 작업을 모아서 순서대로 처리하는 방식
      2. 사람(오퍼레이터)이 하던 일을 프로그램이 빠르게 처리하게 되면서 전체적인 작업 처리 속도가 향상
      3. 나중에 들어온 작업은 앞선 작업들이 모두 끝날때까지 아무런 상호작용 없이 대기해야 함
   2. 시분할 운영체제 ( Time-sharing )
      1. 각 사용자의 프로그램을 한번에 조금씩 수행하는 방식
         1. 여러 프로그램이 마치 동시에 실행되는 것과 비슷한 효과
      2. 대화형(interactive) 운영체제라고도 함
      3. 사용자들은 마치 혼자 컴퓨터를 사용하는 듯한 느낌을 받음
      4. 응답시간이 일괄처리 운영체제보다 크게 단축
         1. 응답시간이란?
            1. 요청한 시점부터 반응이 시작되는 시점까지의 소요시간
   3. 실시간 운영체제 (Real-time)
      1. 원하는 시간 내에 프로그램의 결과를 얻을 수 있는 방식
      2. 처리결과가 현재의 결정에 영향을 주는 환경에서 사용
      3. 중요한 작업에 대한 처리 기한을 맞추는 것이 중요
         1. 우선순위가 높은 작업을 우선 처리할 수 있는 기법 사용
      4. 예시
         1. 미사일 제어 시스템, 증권거래 관리 시스템 등
   4. 분산 운영체제
      1. 분산 시스템을 관리하기 위한 운영체제
      2. 다른 컴퓨터 시스템의 자원을 이용하는 것이 마치 자신의 컴퓨터 시스템에 있는 자원을 이용하는 것처럼 가능해야 함
      3. 분산 시스템이란?
         1. 2개 이상의 컴퓨터 시스템이 네트워크로 서로 연결되어 서로의 자원을 이용하는 시스템

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요약

1. 운영체제는 컴퓨터 시스템의 자원을 관리하고 컴퓨터 프로그램이 동작하기 위한 서비스를 제공하는 프로그램들의 모음으로 대표적인 시스템 소프트웨어이다.

2. 커널 모드는 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU의 명령어를 사용할 수 있는 모드

3. 사용자 모드는 하드웨어를 직접 제어할 수 있는 CPU 명령어를 사용할 수 없는 모드

4. 응용 프로그램은 사용자 모드에서 동작하기에, 하드웨어에 대한 제어가 필요한 경우 시스템 호출을 통해 필요한 서비스를 운영체제에 요청해야 한다.

5. 운영체제의 주요 구성요소에는 프로세스 관리자, 메모리 관리자, 장치 관리자, 파일 관리자가 있다.

6. 운영체제의 대표적인 유형으로는 일괄처리 운영체제, 시분할 운영체제, 실시간 운영체제, 분산 운영체제가 있다.