운영체제 Company Logo @ 2010 년 2 학기컴퓨터의개념및실습서울대학교통계학과 (http://dcom10.ez.ro)
시스템소프트웨어 소프트웨어 = 시스템소프트웨어 + 응용소프트웨어 시스템소프트웨어 사용자 ( 또는응용소프트웨어 ) 가컴퓨터시스템을용이하게활용하도록지원함 운영체제, 컴파일러, 시스템도구등 운영체제 (Operating System) 하드웨어와응용프로그램사이의인터페이스역할을담당하는시스템소프트웨어 2
Software ( 리뷰 ) 하드웨어를바탕으로컴퓨터가실제로작동하기위해필요한논리적구성요소 구분 : 시스템소프트웨어 + 응용소프트웨어 User Application Software System Software Hardware 3
운영체제의구성 : 커널 + 서비스프로그램 커널 (Kernel, 좁은의미의운영체제 ) OS 의핵심으로부팅할때주기억장치에로드되어상주 운영체제중자주사용되는부분을커널로구성 CPU 스케쥴링, 인터럽트 (interrupt) 처리루틴 시스템자원을관리하고입출력기능수행 서비스 필요할때보조기억장치에서주기억장치로로드되어수행 편리성제공 : 워드패드, 계산기, 그림판등 응용소프트웨어 시스템소프트웨어 운영체제 서비스프로그램 커널 4
운영체제의종류 작업방식 단일작업, 다중작업 사용자 단일사용자, 다중사용자 동작방식 일괄처리, 시분할, 실시간 5
운영체제의종류 ( 작업방식 ) 단일작업 (single tasking) : 한번에하나의작업만처리 MS-DOS 다중작업 (multi tasking) : 동시에두개이상 UNIX, MS Windows등에서는한명령의수행이끝나기전에다른명령이나프로그램을수행할수있음 두개이상의작업이번갈아가면서조금씩처리 6
운영체제의종류 ( 사용자 ) 단일사용자 MS-DOS, Windows 95 이전버전 다중사용자 미니컴퓨터급이상의컴퓨터에서는일반적으로다중사용자운영체제를사용함 다중사용자를지원하는경우에는사용자관리가필요 ID, PW, 권한부여 UNIX, Windows NT, Windows Server Windows 98 이후버전 7
운영체제의종류 ( 동작방식 ) 일괄처리 (batch processing) 작업요청을일정량모아서한꺼번에처리 초기운영체제의형태, 비효율적 ( 작업이완전종료될때까지기다리는시간이많음 ) 8
운영체제의종류 ( 동작방식 ) 시분할 (time sharing) 여러작업을수행할때컴퓨터처리능력을시간별로분할해서사용 일괄처리시스템에비해짧은응답시간을가짐 예 ) UNIX 각사용자가컴퓨터로부터서비스를제공받는시간을숫자로표시 1,4,7,... 3,6,9,... 2,5,8,... 9
운영체제의종류 ( 동작방식 ) 실시간 (real time) : 정해진시간안에어떠한일이반드시종료되어야하는시스템 매우빠른입력, 처리속도를가짐. RTOS (Real Time OS) 라고부름 특수목적의전용프로그램을항상메모리에적재하여반복수행 증권거래관리시스템, 은행입출금시스템, 미사일제어, 우주선비행시스템템등의운영체제 참고 : 임베디드 OS 는대부분 RTOS 10
운영체제의종류 ( 기타 ) 분산운영체제 여러개의컴퓨터들을사용자에게하나의컴퓨터로보이게함 사용자는프로그램이나파일이어느컴퓨터에있는지알필요가없음 11
운영체제의기능 프로그램및사용자보호 입출력관리 주기억장치관리 CPU 관리 ( 프로그램실행관리 ) 유저인터페이스 12
운영체제의기능 프로그램및사용자보호 입 / 출력관리 유저인터페이스 운영체제 (OS) 주기억장치관리 CPU 관리 13
(1) 프로그램및사용자보호 각사용자의시스템자원사용을통제 A가 B의파일삭제방지 일반사용자의 OS의구성요소제거방지 인증 (authentication) 과권한부여 (authorization) 프로그램상호간의자원사용통제 잘못된코드에의한자원의비효율적인사용방지 다른프로그램의불법접근으로부터운영체제보호 저장데이터파괴, 프린터출력오류 프로그램은운영체제의시스템콜 (system call) 을통해서만운영체제의기능을이용함 OS는시스템호출을검사하여자원사용에문제가없는지를검사 14
(2) 입출력관리 인터럽트 (interrupt) : 운영체제에게특정한서비스를수행하도록하는사건또는오류 예 ) 출력장치가출력명령을끝마칠때 입력장치에요구한데이터가준비된경우 0으로나누게될때접근할수없는기억장소접근시 인터럽트가발생하면, 운영체제는수행중이던작업의상태를기억시킨후, 인터럽트를처리 15
키보드인터럽트처리 키보드인터럽트처리루틴 수행중인작업 키보드입력처리 현재상태저장후작업전이원래수행중이던작업으로전이 사용자가키보드를눌렀다는인터럽트신호발생 중단시점부터재수행 16
파일관리 여러보조기억장치마다저장및읽기방식이다름 운영체제는보조기억장치의종류에관계없이응용프로그램이읽고쓸수있는방법을제공해야함 Create, Delete, Read, Write 등과같은서비스를시스템콜에의해서제공 17
(3) 주기억장치관리 주기억장치의어느부분이어떤프로그램에의해사용되고있는가를 ( 기억장치의한영역을이용해 ) 기록 프로그램실행에주기억장치가필요할때할당하고더이상필요하지않게될때회수 여러프로그램이동시에수행되므로, 주기억장치는공유됨. 다른사람의프로그램이나 OS 보호 프로그램할당방식 고정분할방식 가변분할방식 가상기억장치 18
고정분할할당 주기억장치를몇가지크기의분할로나눔 프로그램의요청메모리크기보다크면서, 비어있는분할중가장작은메모리영역을할당 구현이빠르고간단 운영체제분할 1 분할 2 분할 3 프로그램 A, B 할당 운영체제프로그램 A 분할 2 프로그램 B internal fragmentation 분할 4 분할 4 19
가변분할할당 프로그램이요구하는만큼할당 분할크기에융통성이있음, 그러나관리가복잡 운영체제 운영체제 프로그램 A 프로그램 A 프로그램 A,B,C 가수행중 프로그램 B 프로그램 B 가끝나고 D 가수행됨 fragmentation 프로그램 C 프로그램 C 프로그램 D 통합필요 fragmentation external fragmentation 20
가상기억장치 (Virtual Memory) 주기억장치가 4MB인경우, 전체크기가 20MB인프로그램 ( 들 ) 을 ( 동시에 ) 수행하려면? 프로그램중에서수행되고있는일부만주기억장치에있도록하고나머지는보조기억장치에저장 ( 필요할때만주기억장치에적재 ) 실제메모리보다훨씬큰논리적메모리가정 컴퓨터사용중, 수행프로그램의개수가늘어나면성능이저하되는이유중하나 21
가상기억장치 (Virtual Memory) 보조기억장치 사용자 A의가상기억장치프로그램 A 주기억장치 사용자 B의가상기억장치 프로그램 B 사용자 C 의가상기억장치 프로그램 C 수행에필요한프로그램의부분들만주기억장치에적재 22
(4) CPU 관리 ( 프로그램실행관리 ) 프로세스 (process) : 실행중인프로그램 CPU 는한순간에하나의프로세스를수행하고있음 여러프로그램을수행할경우, CPU scheduling 필요 CPU 스케줄링기법 FIFO Round robin Priority scheduling 23
FIFO (First In First Out) 처리를요구한순서대로수행 짧은시간을요하는프로세스도오래기다릴수있음 (Unfair) 대화형시스템에부적합 일괄처리에용이 수행대기중인작업리스트 수행시작 C B A CPU 수행완료 24
Round Robin 한프로세스를일정한시간만큼만수행하고현재상태를저장한다음, 돌아가면서다음프로세스를같은방식으로수행 (Fair) 현재프로세스상태를계속적으로저장해야함 대화형시스템에적합 수행대기중인작업리스트 A 수행시작 C B A CPU 수행완료 할당된시간에완료되지못한작업 할당된시간종료 25
Priority Scheduling 각프로세스마다우선순위를부여하여우선순위가높은프로세스부터수행 어떻게우선순위를부여하는가가문제 실행시간의추정치가가장작은작업에우선순위를주는경우를생각할수있음 UNIX : Round Robin + Priority 수행대기중인작업리스트 B,C,A 의순서로수행수행완료 C B A CPU 실행시간의추정치 26
(6) 사용자인터페이스 커맨드라인방식 MS DOS, UNIX 명령어를키보드를통해문자형태로입력 사용자가명령어에익숙해져야함 GUI (Graphical User Interface) 방식 MS Windows, Mac OS 마우스를통해원하는아이콘을선택 / 실행 정확한명령어를몰라도사용가능 27
운영체제의예 DOS MS Windows UNIX GNU/LINUX Mac OS Embedded OS 28
DOS (Disk Operating System) Microsoft에서 1981년 IBM-PC를위해운영체제로개발 (MS-DOS) 부팅 (booting), 부트스트래핑 (bootstrapping) 컴퓨터전원을켰을때 OS 가디스크에서메모리로읽혀지는과정 단일사용자용운영체제, 메모리관리능력의한계 29
Windows 3.x 운영체제는아님 멀티태스킹, GUI 제공 Windows 95 Plug and Play MS Windows OLE (Object Linking and Embedding): 여러개의자료를서로연결하거나결합할수있도록하는기능 Windows NT (New Technology) 다중사용자 OS 이전의 PC용 Windows와다르게설계 Windows 2000, Windows XP (NT 5.1) Windows Vista Windows Windows 7 (NT 6.1) Windows CE (embedded d compact) 30
MS Windows 가계도 31
Windows 7 http://blog.naver.com/taejin7144/110000888981 32
UNIX PDP-7에서프로그램개발을위한운영체제개발 (1969, Bell Lab.) 이식성 (portability), 작은커널크기, 공개소스코드 (C language 로작성 ) 다양한버전 System V, SunOS, Solaris, Ultrix (DEC), AIX (IBM), IRIX, Xenix, Linux (PC 용 ) 대부분의 OS 에서핵심부분은 UNIX 를모델로함 대형컴퓨터및전문적인목적으로사용 최근 GUI 를통한사용의편리성제공 33
유닉스및유사시스템의진화 34
Mac OS Mac OS Apple에서초보자도배우기쉽고사용하기쉬운컴퓨터시스템을위해설계 GUI 기반, 마우스중심의사용자인터페이스 (IBM, MS보다앞섬 ) Mac OS X 오리지널 Mac OS 와는달리 UNIX 기반의 OS 임 버전명칭에대형고양이과동물이름을적용 Cheetah (Mac OS X v10.0, 최초의데스크탑용버전 ) Puma, Jaguar, Panther, Tiger, Leopard Snow Leopard (Mac OS X v10.6, 현재버전 ) ios: Mac OS X의특수화된버전. 아이폰, 아이팟, 아이패드등에적용. 35
Mac OS X 36
GNU/Linux 그누 (GNU, GNU s Not UNIX 의약자 ) 완전한공개운영체제 GNU 프로젝트를지칭하기도함 GNU 라이선스 : 누구나자유롭게 실행, 복사, 수정 할수있고, 누구도그런권리를제한해서는안된다는내용을포함 ( 카피레프트 ) GNU 시스템중가장흔한것이GNU/Linux 또는 Linux 배포판이라불리는시스템이다 리눅스 (Linux) 리누스토발즈 (Linus Torvalds) 가만든 Unix 의클론 리눅스커널 (kernel) 과 GNU 프로젝트의라이브러리도구가포함된전체운영체제를지칭 소스가 완전공개된자유로운 운영체제 Free software + Open source의대표적표본 Linux 커널은전세계개발자들이자발적으로참여하여만들어가고있다 37
안드로이드 (Android) ( 원래의미는 인간형로봇 ) Google 에서리눅스커널과 GNU 를기반으로개발한모바일운영체제 최초버전은 Android 라는명칭의회사에서개발. 구글이 2005 년도에회사를사들임. 구글은안드로이드의모든소스코드를오픈소스라이선스인아파치라이선스로배포하고있다 안드로이드각버전은간식이름을코드네임으로삼음 Android 1.5: 컵케이크 도넛, 이클레어, 프로요 (Froyo), 진저브레드 안드로이드 2.2 38
내장형 OS 내장형 (embedded) 컴퓨터시스템, 즉특정기기에컴퓨팅기능을추가한시스템에서의컴퓨팅환경을지원하는 OS 특징 종류 Compact 필요한소수의기능만을탑재 Efficient 대부분 RTOS. 즉, 제한된시간내에반드시시계산을완료해야하는제약조건을만족시키고, 멀티태스킹이필수로지원됨. 기기의종류만큼다양함 PDA 용 iphone OS (Max OS X 를기반으로함 ) Windows CE, Pocket PC, Windows Mobile 로봇, 스마트폰, 디지털미디어플레이어, 39
국산 OS? OS 환경 (2008.3 기준 ) 현재 PC용 OS는 MS 윈도우가세계시장의 91.58%, 국내시장에선 98.8% 를독점하고있다. 또한임베디드 OS는외산인심비안, 윈도우모바일, 공개 SW 인리눅스 (Linux) 등이국내시장의 93.2% 를차지하고있으며, 서버용 OS도대부분 IBM, HP, Sun 등글로벌업체들의유닉스 (UNIX) OS가대부분을점유하고있다. ( 출처 : ZDNet 뉴스, 2008.03.19) Tmax Window 우리나라최초의 GUI 인터페이스를가진운영체제 과연실체는?? 바다 삼성이독자적으로만든스마트폰 OS (2009~) 40
http://www.tmaxwindow.co.kr/ Tmax Window? 내세우는특징 MS 윈도우및 MS 오피스프로그램과의높은호환성 작은커널을통한안정성 다양한운영체제를지원하는범용성 데이터베이스관리시스템내장을통한데이터관리의효율성 개인, 기업에따른차별화된맞춤형보안 MS 윈도우와유사한인터페이스 실제상황은? - 날웃긴 티맥스윈도우 9 - 티맥스윈도발표회, 하지말았어야했다 - 티맥스윈도는짜집기? - Tmax Window, 급하게먹고체하다 결론 3년간의개발 실패 2010년 6월삼성SDS가티맥스코어회사인수 41