[OS]CH2. 운영체제 개요

• 운영체제의 역할

  • User Interface(편리성)

  • Resource Management(효율성)

  • Process and Thread management

  • System management

• System call interface=>사용자가 kernel에 필요한 기능 요청하는 통로(커널에 직접 접근X)

Multi-layer architecture(출처 : HPC Lab)

• 운영체제의 구분

  • 동시 사용자 수에 따라

    • single-user system

    • multi-user system

  • 동시 실행 프로세스 수에 따라

    • single-tasking system

    • multi-tasking system(=multi-programming system)

  • 작업 수행 방식에 따라

    • Batch system

    • Time-sharing system

    • Distributed processing system

    • Real-time system

• 동시 사용자 수에 따른 구분

  • Single-user system

    • 한 명의 사용자만 시스템 사용(모든 시스템 자원 독점)

    • 자원관리, 시스템 보호 방식 간단

    • Ex) 개인용 장비(PC, mobile) : windows, android, MS-DOS

  • Multi-user system

    • 동시에 여러 사용자들이 사용

    • 자원에 대한 소유 권한 관리 필요

    • 기능과 구조가 복잡

    • Ex) 서버, 클러스터에 사용 : Unix, Linux

• 동시에 실행되는 프로세스 수에 따른 구분

  • Single-tasking system

    • 하나의 작업(프로세스)만 수행

    • Ex) MS-DOS

  • Multi-tasking system

    • 동시에 여러 작업 수행

    • Ex) Windows, Linux

• 작업 수행 방식에 따른 구분

  • 발전 순서

    • 순차처리->일괄처리(Batch)->시분할(time-sharing)->분산처리(distributed)->실시간(real-time)

    • OS라는 개념이 없을 때 작업을 '순차처리'했었다.(각 작업에 대한 준비시간이 필요했음, 일종의 setting)

  • Batch system 

    • 사용자의 요청작업을 일정시간 모아두었다 처리(준비시간 절약)

    • 장점

      • system-oriented(효율 up)

      • 처리효율(Throughput) 증가

    • 단점

      • 생산성(productivity) 감소(같은 유형의 작업이 모이기를 기다려야 하므로)

      • 응답시간(response time) 증가

   

Batch system (출처 : HPC Lab)

• Time-sharing system

  • 여러 사용자가 자원을 동시에 사용

  • 장점

    • 응답시간 감소

    • 생산성 증가(프로세서 유휴 시간이 감소하므로)

     

time-sharing system(출처 : HPC Lab)

• Personal Computing

  • "개인"이 시스템 전체 독점

• Parallel Processing system

  • 단일 시스템 내에서 둘 이상의 프로세서 사용(동시에 둘 이상의 프로세스 지원)

  • 특징

    • 메모리 등의 자원 공유(Tightly-coupled system)

  • 사용목적

    • 성능향상

    • 신뢰성 향상(하나가 고장나더라도 정상 동작 가능)

     

parallel processing system(출처: HPC Lab)

• Distibuted Processing system(분산처리 시스템)

  • "네트워크"를 기반으로 구축된 병렬처리 시스템(Loosely-coupled system)

  • 특징

    • 물리적인 통신망 이용한 상호연결

    • 각각 OS 탑재한 다수의 범용 시스템으로 구성(각 node는 각자의 OS를 가짐)

    • 사용자는 분산운영체제를 통해 하나의 프로그램, 자원처럼 사용 가능

    • Ex) Cluster system, P2P, client-server system

  • 장점

    • 자원공유를 통한 높은 성능

    • 고신뢰성

  • 단점

    • 구축, 관리 어려움

     

분산처리시스템(출처:HPC Lab)

• Real-time system

  • 작업처리에 "제한시간"(deadline)을 갖는 system

  • 즉, 제한시간 내에 서비스를 제공하는 것이 자원 활용 효율보다 중요

  • 구분

    • Hard real time task

      • 시간 제약 못지키면 치명적

      • Ex) 무기제어, 발전소 제어

    • Soft real time task

      • Ex) 동영상 재생

• 커널이란?

  • OS의 핵심부분으로 메모리에 상주하는 프로그램

  • 역할

    • 빈번한게 사용되는 기능 담당

    • 시스템 관리(process, memory)

     

OS의 layer 구조(출처:HPC Lab)

• 단일 구조

  • 커널에 모든 기능 추가

  • 장점

    • 커널 내 모듈 간 직접 통신(효율적)

  • 단점

    • 커널의 거대화

    • 오류, 버그 多

    • 한 모듈의 문제가 전체 시스템에 영향(동일 메모리 상에 있으므로)

     

단일 구조 OS(출처:HPC Lab)

• 계층 구조

  • 장점

    • 모듈화->계층 간 검증 및 수정 용이

  • 단점

    • 단일구조 대비 성능 저하(여러 계층 거쳐야 하므로)

     

계층 구조 OS(출처:HPC Lab)

• 마이크로 커널 구조

  • 커널에 필수 기능만 포함시켜 크기를 최소화

  • 기타 기능은 사용자 영역에서 수행토록 함

   

마이크로 커널(출처:HPC Lab)