운영체제의 구조와 발전

운영체제의 구조

컴퓨터 자원관리시스템에 따라서 5단계 기능 수행으로 나누어집니다.

① 프로세서 관리 : 동기화 및 프로세서 스케줄링 담당

② 메모리 관리 : 메모리 할당 및 회수 기능을 담당

③ 프로세스 관리 : 프로세스 생성, 제거, 메시지 전달, 시작과 정지 작업

④ 주변장치 관리 : 주변장치가 제대로 작동하는지 상태파악, 입출력 장치 스케줄링

⑤ 파일 관리 : 파일의 생성과 소멸, 파일의 열기와 닫기, 파일의 유지 관리

운영체제의 기술 발전

과학기술과 하드웨어의 기술의 발전으로 인해 운영체제 역시 지속적으로 기능을 확장하였으며, 사용자 및 시스템 관리자의 요구에 부합하는 서비스를 제공하기 위해 발전하고 있습니다.

1세대 : 일괄처리시스템

2세대 : 다중프로그램, 시분할, 다중처리, 실시간처리시스템

3세대 : 다중모드처리

4세대 : 분산처리시스템

① 운영체제 개발 이전의 순차처리시스템

운영체제가 없었으며, 이 시대 컴퓨터들은 디스플레이 발광체(Light), 토글(Toggle), 스위치, 입력장치, 프린터로 구성된 콘솔(Console)을 통하여 운영되었습니다. 프로그래머가 상주모니터에게 전달될 정보를 작업제어카드에 전달하며 상주 모니터는 작업제어카드에 의하여 지시하는 대로 작업순서를 제공하여 하나의 프로그램을 실행합니다. 수행을 완료하면 제어는 모니터로 복귀합니다.

② 일괄처리시스템(Batch Processing System)

초기의 컴퓨터 시스템에 사용한 형태로 일정량 또는 일정기간 데이터를 모아서 한꺼번에 처리하는 방식을 말합니다. 일괄처리를 위한 작업제어언어(JCL : Job Control Language)를 제공하며 컴퓨터를 효율적으로 사용할 수 있으며, 하나의 작업이 모든 자원을 독점하므로 CPU 유후 시간이 줄어들지만 반환시간이 느리게 됩니다.

③ 다중프로그램(Multi-Programming System)

입출력 장치와 CPU 사이의 속도 차이를 이용하여 하나의 CPU와 주기억 장치를 이용하여 여러 개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식으로 여러 개 중 하나가 입출력장치의 조작으로 CPU 유후시간이 발생하면 운영체제가 다른 작업으로 전환하게 되기에 CPU의 사용률과 처리량이 증가합니다.

④ 시분할시스템(Time Sharing System)

여러 명의 사용자가 사용하는 시스템에서 컴퓨터가 사용자들의 프로그램을 번갈아가며 처리하며 각 사용자는 하나의 컴퓨터에서 사용하는 느낌을 주는 것으로 라운드 로빈(RR : Round Robin)이라고도 합니다. 하나의 CPU는 같은 시점에서 여러 개의 작업을 동시에 수행할 수 없기 때문에 CPU의 전체 사용시간을 작은 작업시간량(Time Slot)으로 나누어 그 시간을 번갈아가며 작업을 처리합니다. 효율은 좋아지지만 반응속도에 영향을 미치게 됩니다.

⑤ 다중처리시스템(Multi-Processing System)

여러 개의 CPU와 하나의 주기억장치를 이용하여 여러 개의 프로그램을 동시에 처리하는 방식으로 하나의 CPU가 고장나더라도 병렬구조와 같이 다른 CPU를 이용하여 업무를 처리할 수 있습니다. 여러 CPU가 하나의 메모리를 공유하여 하나의 운영체제에 의해 관리되며 프로그램의 처리 속도는 빠르지만, 하나의 주기억 장치를 공유하기에 자원공유에 대한 문제점이 있습니다.

⑥ 실시간처리시스템(Real Time Processing System)

데이터의 발생 또는 요구가 있을 시에 즉시 처리하여 결과를 산출하는 방식으로 처리 시간이 단축되고 처리비용이 단축됩니다. 은행의 업무와 좌석의 예약과 같은 서비스에 사용되는 방식입니다.

⑦ 다중모드처리(Multi-Mode Processing)

일괄처리시스템과 시분할 시스템, 다중처리시스템, 실시간처리시스템을 모두 제공하는 시스템입니다.

⑧ 분산처리 시스템(Distributed Processing System)

여러 개의 컴퓨터를 통신 회선으로 연결하여 하나의 작업을 처리하는 방식으로 신뢰도는 높지만 보안성에 취약하며 각 단말장치나 컴퓨터 시스템은 고유의 운영체제와 CPU, 메모리를 갖고 있습니다.

운영체제의 기초 부분에서는 5단계 기능 수행을 하게 되는데 작은 순서에서 큰 순서대로 암기를 하게 됩니다. "프 - 메 - 프 - 주 - 파"와 같이 프로세서, 메모리, 프로세스, 주변파일, 파일과 같이 외우면 도움이 됩니다. 운영체제의 발전은 일괄처리가 가장 먼저 이루어지고 분산처리가 가장 최근에 이루어 지는데, 여러개의 처리시스템이 하나로 합쳐져 있는 다중모드처리시스템이 있습니다. 즉 일괄처리 - 여러개의 처리시스템 - 다 모은 다중모드 - 분산처리와 같이 외우면 쉽게 외울 수 있을것 같습니다. 일괄처리시스템은 한꺼번에 모아서 처리하는데 그만큼 시간이 느리며, 다중프로그램은 여러개의 프로그램을 입출력 장치와 CPU 속도 유후시간을 이용하여 처리합니다. 시분할시스템은 라운드로빈이라고도 하며, 시간을 TimeSlot으로 나누어서 분배한 뒤 실행하는데 동시에 처리하는것 처럼 느끼게 됩니다. 다중처리시스템은 여러개의 CPU를 이용하여 처리하지만 하나의 메모리를 공유하기에 속도는 빠르지만 메모리 공유로 인한 문제점이 있습니다. 실시간처리시스템은 데이터 요구가 있을 시 실시간으로 처리합니다. 다중모드처리는 일괄처리를 제외한 모두 제공합니다. 분산처리시스템은 여러 개의 컴퓨터를 회선으로 연결하여 접속하여 처리하는 방식으로 보안에 취약합니다.