OS - 운영체제란?

1.1 운영체제

운영체제는 영어로 Operating System 이며 O/S 또는 OS 라는 약칭으로 표기한다.

운영체제는 하드 디스크 등 보조기억장치 내에 저장되어있는 컴퓨터 프로그램의 일종이다.

운영체제는 계속 메모리에 상주한다. 즉 지워지지 않는다. 운영체제 프로그램이 메모리에서 사라지는 유일한 경우는컴퓨터를 끌 때 뿐 이다. 메모리 상주는 운영체제 프로그램이 다른 프로그램과 구분되는 중요한 특징 중 하나다.

1.2 운영체제의 목적

컴퓨터 사용 편의

운영체제가 하는 일은 사용자에게 컴퓨터 사용의 편의성을 제공해주는 것이다. 이것이 운영체제의 첫 번째 목적이다. 운영체제는 사용자가 디스크, 메모리, 프린터 등 컴퓨터 하드웨어에 대해 잘 알지 못해도 어려움 없이 컴퓨터를 사용할 수 있게 해준다.

성능 향상

컴퓨터 세계에서는 CPU, 메모리, 디스크, 프린터 등 하드웨어들을 자원 resource 이라고 부른다. 운영체제는 이 하드웨어 자원들을 잘 관리하여 최대의 성능을 내게 하는데, 이것이 운영체제의 또 다른 목적이다. 이런 이유로 운영체제를 자원 관리자 resource manager 라고 부르기도 한다.

예)

• 운영체제는 컴퓨터에서 다중 작업, 즉 멀티태스킹 multi-tasking을 가능하게 한다.
• 운영체제는 메모리를 잘 관리하여 여러 개의 프로그램에게 적절히 메모리를 분배해준다. 메모리가 낭비되는 것을 막을 뿐 아니라 원래의 메모리 크기보다 훨씬 큰 가상의 메모리를 제공해줌으로써 작은 메모리 상에서도 대규모 프로그램을 실행할 수 있게 하기도 한다.
• 운영체제는 입출력 장치의 성능 향상에도 영향을 미친다. 예를 들어 하드 디스크를 읽거나 쓰기 위해서는 디스크 헤더를 움직여야 하는데, 운영체제는 디스크 헤더를 가장 적게 움직이면서도 원하는 파일에 접근할 수 있게 함으로써 디스크 성능이 좋아지게 하는 효과를 낸다.

1.3 운영체제 관리

이 과목에서는 특히 운영체제가 하드웨어를 어떻게 관리하여 성능을 향상시키는지에 대해 배운다.

프로세스 관리 process management

운영체제는 CPU 를 관리하는데 이것과 관련된 내용이 프로세스 관리 process management 이다.

메모리 관리 memory management

운영체제는는 메모리를 관리하는데 이것을 메모리 관리 memory management 라고 한다.

파일 시스템 관리 file system management

디스크 등 보조기억 장치에 파일을 기록하고 읽을 수 있게 하는 것을 파일 시스템 관리 file system management 라고 한다.

이 세 가지 관리가 운영체제의 가장 큰 기능이다.

그림 1.1은 컴퓨터 시스템 계층 구조를 보여준다. 제일 아래에는 CPU, 메모리, 하드 디스크, 키보드, 마우스, 프린터 등 하드웨어가 있고, 그 위에는 하드웨어를 관리하고 운영하는 운영체제가 있다. 운영체제 위에는 이 운영체제가 제공하는 서비스를 사용하는 응용 프로그램들이 있다. 응용 프로그램의 영어 표현은 application program 이며, 줄여서 앱 app 이라고 부르기도 한다.

그림 1.1에서 응용 프로그램은 운영체제 위에서 실행됨에 주목하라. 즉 하드웨어가 동일하더라도 운영체제가 달라지면 응용 프로그램은 그대로는 실행될 수 없다. 예를 들어 윈도우즈 운영체제에서 실행되는 HWP 프로그램은 리눅스 운영체제 상에서는 실행될 수 없다. 별도의 리눅스 용 HWP 프로그램을 설치해야 한다.

1.4 커널과 쉘

커널

운영체제의 가장 핵심 기능은 자원의 관리, 즉 프로세스 관리, 메모리 관리, 파일 시스템 관리, 입출력 장치 관리 등이라고 배웠다. 그 외에도 다른 컴퓨터와의 통신을 위한 네트워킹, 외부 침입으로부터 컴퓨터 시스템을 지키게 하는 보호 기능 등도 중요한 핵심 기능이다. 이와 같은 핵심 기능들을 우리는 운영체제 커널 kernel 이라고 부른다. 커널의 영어 사전적 의미는 요점, 핵심이다. 운영체제 커널을 다른 말로는 뉴클리우스 nucleus 라고도 부른다.

쉘

커널 외에도 운영체제에서 중요한 역할을 하는 것은 쉘 shell 이다. 쉘의 영어 사전적 의미는 껍질 또는 외피이다.

어떤 프로그램을 실행하려면 해당 아이콘을 더블 클릭하면 되고, 파일을 삭제하려면 그 파일을 드래그 하여 휴지통에 넣으면 된다는 등이 윈도우즈 운영체제의 껍질, 즉 쉘에 해당되는 부분이다.

쉘은 다른 표현으로 명령어 해석기 command interpreter 라고 부른다. 즉 사용자가 컴퓨터에 대해 어떤 명령을 내리면 쉘, 즉 명령어 해석기는 그 명령을 해석하고 그 명령에 해당되는 프로그램을 구동하여 실행시키는 역할을 한다.

즉, 쉘은 특히 운영체제의 첫 번째 목적인 사용 편리성을 제공하는 역할과 관계가 깊다.