운영체제 (Operating System)

1. 운영체제

운영체제는 OS라고 하며 컴퓨터라고 하는 하드웨어 장치를 사람이 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 소프트웨어 입니다. 즉, 어떠한 형태의 컴퓨터라도 사람이 사용하기 위해서는 운영체제가 필요합니다.

 

운영체제는 시스템 하드웨어를 관리할 뿐만 아니라 응용프로그램을 실행하기 위한 환경을 제공합니다.

프로그램에 메모리와 CPU를 할당하고 디스크를 사용할 수 있도록 하는 것도 운영체제의 역할입니다.

 

운영체제는 하드웨어의 사양에 따라 기능의 차이가 많아 심지어는 화면이 없거나 키보드나 마우스를 사용할 수 없는 환경도 많이 있습니다.

 

 

2. 운영체제의 기능

1) 프로세스 관리(Process Management)

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프로세스(process)는 컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램을 말한다. 종종 스케줄링의 대상이 되는 작업(task)이라는 용어와 거의 같은 의미로 쓰인다. 여러 개의 프로세서를 사용하는 것을 멀티프로세싱이라고 하며 같은 시간에 여러 개의 프로그램을 띄우는 시분할 방식을 멀티태스킹이라고 한다. 프로세스 관리는 운영 체제의 중요한 부분이 되었다.

운영체제에서 응용 프로그램의 실행은 프로세스 생성으로 이루어 집니다. 프로세스를 생성하고 종료, 프로세스간 통신 등 프로그램 실행을 위한 가장 기본적인 기능입니다.

 

2) 메모리 관리(Memory Management)

응용 프로그램에 메모리를 할당하고 사용하지 않는 메모리를 회수하는 역할과 함께 디스크를 사용해 부족한 메모리는 가상메모리로 운영하는 등의 관리 기능입니다.

 

3) 파일 시스템(File System)

하드디스크를 물리적 혹은 논리적으로 분할하고 운영체제에서 사용할 수 있도록 마운팅(mounting) 기능을 지공합니다. 파일이나 디렉토리를 생성하고 관리할 수 있으며 운영체제에 따라 관리할 수 있는 파일 시스템 종류(FAT, NTFS, APFS 등)가 다를 수 있습니다.

 

4) 장치 드라이버(Device Driver)

컴퓨터에 연결된 각종 하드웨어를 응용 프로그램에서 사용할 수 있도록 연결해 주는 소프트웨어를 말합니다.

예를 들어 프린트를 컴퓨터에 연결했을 때 정상적으로 사용하기 위해서는 해당 프린트 장치에 대한 드라이버 소프트웨어를 설치해야 합니다. 응용 프로그램과 달리 일부의 운영체제가 동작하게 됩니다.

 

5) 네트워크(Networking)

컴퓨터와 컴퓨터를 연결해주는 네트워크 기능을 말합니다.

인터넷 역시 컴퓨터 네트워크가 전세계적으로 연결된 개념이며, 운영체제는 TCP/IP, UDP 등의 프로토콜을 이용해 컴퓨터간 네트워크 연결을 지원합니다.

 

6) 보안(Security)

보안은 광범위한 영역으로 운영체제에 있어 보안은 메모리나 프로세스에 대한 보호를 기본으로 파일시스템, 네트워크에 대한 보안 기능을 기본적으로 제공합니다. 또한 다중 사용자 시스템의 경우 사용자관리 및 권한관리 등도 보안영역에 속합니다.

 

7) 입출력(I/O, Input/Output)

컴퓨터에 연결된 장치들로 부터 데이터를 입력받을 수 있도록 하고 처리된 결과를 내보내는 기능을 말합니다.

- 입력 : 마우스, 키보드, 터치모니터 등과 같은 입력 장치

- 출력 : 모니터, 스피커, 프린트 등의 출력 장치

각각의 장치를 사용하기 위해서는 장치 드라이버가 필요하며 운영체제는 입출력에 대한 폴링과 인터럽트 같은 기능을 제공합니다.

- 폴링과 인터럽트 :  폴링은 운영체제가 장치 사용을 감시하기 위해 동작여부를 수시로 체크하는 것을 말하며, 이러한 방식은 비효율적이기 때문에 장치에서 이벤트 발생시 해당 이벤트를 통지해 주는 인터럽트 개념이 주로 사용됩니다.

 

 

3. 운영체제의 종류

1) 마이크로소프트 윈도우즈(MS Windows)

- 장점 : 대표적인 PC용 운영체제로 가장 많은 사람들이 사용 중. 특히 국내 시장 점유율이 높고 여러 회사에서 제조된 컴퓨터에서 모두 사용 가능.

- 단점 : 상용 제품으로 이용에 따른 라이센스 비용 상승이 문제가 될 수 있으며 아직까지도 윈도우10에 최적화 되지 않은 앱들이 많이 있고, 고해상도 대응에 일관성이 없을 뿐 아니라 스마트폰, 태블릿 등과의 연계나 통합이 깔끔하지 못함.

 

2) 애플 맥OS(Mac OS)

- 장점 : 윈도우와 함께 대표적인 PC용 운영체제입니다. 국내보다는 서구권에 사용자가 더 많으며 고해상도 지원이 통일화 되어 있고 사용이 편리하며 특히 아이폰, 아이패드 등의 애플 제품과 유기적인 연계가 뛰어남. 유닉스 기반의 환경이 잘 갖춰져 있고 비교적 성능과 안정성이 뛰어나 개발자들에게 인기가 많음. 

- 단점 : 가격이 비싸며 국내 인터넷 뱅킹 등 이용에 불편하다는 것

 

3) 안드로이드(Android)와 iOS

스마트폰 운영체제로 구글의 안드로이드와 애플의 iOS가 있습니다.

하드웨어가 달라 운영체제 호환이 안되며 각각의 운영체제 모두 장단점이 있지만, 성능이나 기능에는 크게 차이가 없습니다. 소형화된 장비에 MS 윈도우 설치가 어렵거나 스마트폰처럼 편리한 환경을 제공하기 위해 최근에는 여러 장비에 안드로이드 탑재가 많아지고 있습니다. 엄밀히 말하면 안드로이드나 iOS의 핵심 OS영역은 유닉스(리눅스) 계열 입니다.

 

3) 리눅스(Linux)

리눅스는 유닉스(Unix) 기반의 공개 운영체제 입니다. 유닉스는 대표적인 컴퓨터 운영체제로 예전에는 주로 서버 컴퓨터용 운영체제였으나 리눅스가 개발된 이후 PC에서도 유닉스를 사용할 수 있게 되었습니다. 

뛰어난 안정성과 확장성, 무료 라이센스 때문에 많은 곳에서 리눅스를 사용하고 있습니다. 안드로이드 스마트폰 운영체제의 핵심(커널)도 리눅스 입니다.