운영체제

사전 용어 정리

프로그램 : 명령어 집합으로 컴파일된 결과물뿐만 아니라, 프로그래머가 작성한 소스 코드까지도 포함한다.

소프트웨어 : 프로그램뿐만 아니라 CD, 설명서, 제품 포장 등 패키지 전체를 뜻하기도 한다.

프로세스 : 동작 중인 프로그램을 의미한다.

스레드 : 프로세스 안에 하나 이상 존재할 수 있다. 명령어가 CPU를 통해서 수행되는 객체의 단위이다.

---

컴퓨터는 크게 CPU, 메모리, 디스크로 구성된다. 이러한 물리적 요소들을 하드웨어라고 하는데

CPU는 연산을, 메모리는 순간 기억을, 디스크는 저장하는 기능을 각각 수행하게 된다.

​

프로그램이 수행되기 위해서는 이런 하드웨어들이 적절하게 데이터틀 주고 받으며

논리적인 일들을 해야 하는데 하드웨어들은 그냥 각자 자신의 역할만 수행할 뿐이다.

​

운영체제는 이러한 하드웨어의 동작을 적절히 조합해서 논리적인 작업을 수행하고

그 과정에서 각 자원이 효율적으로 사용될 수 있도록 관리하는 역할을 수행한다.

또한 이를 위한 인터페이스를 제공해서 별도의 프로그램 혹은 소프트웨어에서

적절하게 하드웨어의 자원을 사용할 수 있도록 해준다.

​

CPU 관리

CPU는 한번에 한가지 일 밖에 수행하지 못한다.

그렇게 때문에 일의 처리속도가 곧 CPU의 성능이 되고 이러한 처리속도의 단위가 헤르쯔(Hz)이다.

​

물론 요즘은 멀티코어시스템이 사용되기 때문에 한번에 다수의 일을 처리할 수도 있다.

다만 멀티코어라고 하더라도 어쨌든 한번에 처리할 수 있는 일의 갯수는 제한되고

멀티코어로 보면 설명이 난해할 수 있기 때문에 여기에서는 싱글코어 환경을 기준으로 설명하도록 한다.

​

여기에서 말하는 "일"이란 "프로세스 내부의 스레드"를 의미한다.

Window 운영체제를 기준으로 동영상플레이어와 인터넷브라우저는 각각의 프로세스이다.

다만 그 안에는 영상재생, 즐겨찾기 등의 구체적인 작업이 존재하고 CPU는 이런 단위로 일을 처리하기에

"프로세스 내부의 스레드" 라는 표현이 맞다.

​

어쨌든 CPU는 한번에 한가지 일만 처리할 수 있는데도

우리는 동영상플레이어로 동영상을 보면서 인터넷브라우저를 마음대로 사용할 수 있다.

이는 동시에 수행되는 것이 아니라 운영체제에서 여러개의 스레드를

우리가 인식할 수 없는 빠른 속도로 번갈아가면서 수행한 결과이다.

운영체제에서는 이를 위해 스레드 간 스케줄링 작업이 필요하고 이게 곧 운영체제의 CPU관리이다.

 

CPU 스케줄링

CPU는 한번에 제한된 갯수의 스레드만 처리할 수 있기 때문에 이에 대한 스케줄링 작업이 필요하다.이것...

blog.naver.com

​

메모리 관리

컴퓨터에서 어떠한 프로그램을 수행하기 위한 명령어나 데이터는 디스크의 프로그램 파일에 포함되어 있다.

운영체제에서는 프로그램이 수행될 때 이러한 자원의 일부를 메모리 상에 올려놓고

CPU에서 이를 사용할 수 있게 한다. 디스크에서 직접가져와서 사용하는 것보다 비교적 빠르기 때문이다.

​

CPU의 처리속도 만큼이나 메모리의 용량도 컴퓨터의 성능에 중요한 역할을 하게 된다.

메모리 용량이 높다는 것은 한번에 올려야할 데이터가 많은 프로그램(예를 들어 고사양 게임)을

실행시킬 수 있다거나 여러개의 작업을 동시에 많이 할 수 있다는 것을 의미한다.

​

추가적으로 이러한 메모리를 CPU에 상주시키면 더 빠르게 접근할 수 있는데 이를 캐시메모리라 한다.

​

디스크 관리

알다시피 메모리는 휘발성이다. 메모리 상의 데이터는 프로세스가 수행 중일 때만 존재하고

프로세스가 종료되면 그 데이터는 사라진다.

프로그램을 종료한 뒤에도 데이터를 유지하고 싶다면 결국 디스크에 데이터를 저장해야 한다.

운영체제는 디스크의 데이터를 파일이라는 논리적 단위로 제공하여 데이터를 읽거나 쓸 수 있도록 제공한다.