운영체제 pt 1. 운영체제(Operating System)의 기초(System call)

운영체제란 무엇일까? 우리가 흔히 알고있는 windows, macOS, Linux, Android, IOS등이 있다. 그렇다면 이러한 운영체제는 무슨 일을 할까?

 

컴퓨터의 운영체제는 프로그램 실행에 필요한 자원을 할당하고 프로그램이 올바르게 실행되도록 돕는 '프로그램' 이다.
컴퓨터의 "프로그램"은 컴퓨터의 메모리에 적재된다고 배웠었는데, 운영체제를 위한 메모리 공간이 따로 할당되어 있다. 아래 그림을 보자

운영체제를 간략한 그림으로 나타낸 모습

메모리에는 두가지 영역이 존재하는데, 커널 영역, 사용자 영역으로 나뉜다.

 

 커널 영역

• 목적: 운영체제의 핵심 기능을 수행하는 코드와 데이터를 저장하는 영역이다. 여기에는 운영체제의 커널(kernel)이 위치하며, 시스템의 핵심 기능을 관리하고 실행한다.
• 권한: 가장 높은 권한을 가지고 있어, 하드웨어 및 다양한 시스템 리소스에 접근할 수 있다.
• 기능: 프로세스 스케줄링, 메모리 관리, 입출력 관리, 인터럽트 처리 등과 같은 핵심적인 시스템 기능을 담당한다.

사용자 영역

• 목적: 사용자 애플리케이션 및 프로세스가 실행되는 영역으로, 실제 응용프로그램의 코드와 데이터가 위치한다.
• 권한: 상대적으로 낮은 권한을 가지고 있어, 일반적인 응용프로그램이 시스템 자원에 직접 접근하지 못하도록 보호한다.
• 기능: 사용자 애플리케이션의 실행, 데이터 처리, 파일 시스템 접근 등을 담당한다.

운영체제의 메모리 관리

위의 그림에서 우리는 메모장을 실행할때 컴퓨터에 "메모리 1000번지에 메모장을 실행시켜줘" 라거나, 프로그램을 종료할때 "1000번지에 있는 메모장을 종료해" 라고 하지 않는다. 우리는 단순 x버튼을 눌러 메모장을 닫지만, 저 너머의 운영체제는 1000번지로 찾아가 해제시켜준다.

 

 

그렇다면 운영체제를 사용할때의 장점은 무엇일까?

- 운영체제는 응용 프로그램들이 자원에 접근하려고 할때, 오직 자신을 통해서만 접근하도록 하여 자원을 보호한다.

 

즉, 운영 체제는 자원과 응용 프로그램의 소통의 다리 역할을 하는 매개체이다.

 

운영체제가 하드웨어에 접근하는 모습

 

마지막으로, 운영체제의 핵심 기능들은 무엇일까?

• 프로세스(== 현재 실행중인 프로그램) 관리
  • 컴퓨터에서 여러 프로그램을 동시에 실행한다고 가정할때, 사실 컴퓨터는 여러가지의 프로그램들을 "동시에" 실행하고 있는것은 아니다. 커널 영역에 존재하는 운영체제가 매우 빠르게 "번갈아가며" 이 프로그램들을 관리한다.
• 자원 접근 및 할당
  • CPU = (CPU 스케쥴링 : 어떤 프로세스를 먼저, 얼마나 오래 실행할까?)
  • 메모리 = (페이징, 스와핑)
  • 입출력 장치
• 파일 시스템 관리