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1. 운영체제의 발전 목적
1.1. 편리성
운영체제의 편리성은 사용자에게 편리한 컴퓨터 환경을 제공하는 것을 목적으로 합니다. 운영체제는 사용자가 프로그램을 편리하게 개발하고 이용할 수 있는 환경을 제공합니다. 특히 사용자 인터페이스를 통해 사용자와 컴퓨터 시스템 간의 정보 및 명령 교환을 용이하게 합니다.
운영체제는 주요 사용자 서비스 중 하나로 사용자 인터페이스를 제공합니다. 사용자 인터페이스에는 명령행 인터페이스(CLI), 메뉴 인터페이스, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 등이 있습니다. CLI는 사용자가 키보드로 명령어를 입력하여 시스템과 상호작용하는 방식이며, 메뉴 인터페이스는 사용자가 메뉴를 선택하여 조작할 수 있어 사용이 편리합니다. 또한 GUI는 그래픽 아이콘과 위젯을 이용하여 사용자가 시각적으로 컴퓨터와 상호작용할 수 있는 가장 보편적인 인터페이스입니다.
이처럼 운영체제는 사용자에게 편리한 환경을 제공하기 위해 다양한 사용자 인터페이스를 지원합니다. 사용자는 이를 통해 프로그램 실행, 입출력 동작 수행, 파일 시스템 조작 등 다양한 작업을 손쉽게 수행할 수 있습니다. 이는 운영체제가 사용자의 편의성 향상을 위해 발전해온 핵심 목적 중 하나라고 볼 수 있습니다.
1.2. 효율성
효율성은 시스템 성능, 연산 처리량, 신뢰도, 사용 가능도 향상을 위한 목적으로, 운영체제 발전의 핵심 목표 중 하나이다. 시스템 성능은 단위 시간당 처리하는 작업량인 처리량, 사용자가 시스템에 작업을 의뢰한 후 반응을 얻을 때까지 걸리는 시간인 지연・응답 시간, 그리고 일괄 처리 시스템에서의 턴어라운드 타임으로 평가된다. 또한 하드웨어와 소프트웨어가 실패 없이 주어진 기능을 수행하는 능력인 신뢰도와 가동률인 사용 가능도도 중요한 평가 기준이다. 고장과 오류가 발생해도 시스템 전체를 중단하지 않고 운영할 수 있게 하는 것이 효율성 향상의 핵심이다.
운영체제는 이러한 성능 지표들을 지속적으로 향상시키기 위해 노력한다. 사용자 프로그램의 실행 시 프로세서의 유휴 시간을 최소화하는 다중 프로그래밍 기법, 메모리 관리를 통한 자원 활용도 제고, 다중 처리 시스템 도입으로 병렬 처리 능력 향상 등 다양한 기법을 활용한다. 또한 입출력 장치 관리, 프로세스 스케줄링, 교착 상태 해결 등의 기능을 통해 시스템 전체의 가용성과 신뢰성을 높인다.
최근에는 사물인터넷(IoT), 클라우드 컴퓨팅 등 새로운 컴퓨팅 패러다임의 등장에 따라 운영체제의 역할과 기능이 더욱 중요해지고 있다. 모바일 기기와 임베디드 시스템에서의 자원 제약, 빅데이터와 인공지능 기술의 발전에 따른 고성능 요구 등 다양한 과제에 직면하여, 운영체제는 이를 해결하기 위한 끊임없는 혁신을 거듭하고 있다. 향후 운영체제는 이러한 효율성 향상을 통해 미래 사회의 핵심 인프라로서 그 역할을 더욱 공고히 해 나갈 것으로 전망된다.
1.3. 제어 서비스 향상
제어 서비스 향상은 운영체제의 주요 발전 목적 중 하나이다. 운영체제는 입출력 장치의 동작을 관리 및 제어하거나 시스템 오류를 예방하는 등 컴퓨터 자원을 여러 사용자에게 효율적으로 할당하고 관리할 수 있도록 제어 서비스를 발전시켜나가야 한다.
구체적으로 운영체제는 다음과 같은 제어 서비스를 제공한다. 첫째, 입출력 장치의 동작을 관리 및 제어한다. 사용자 프로그램은 직접 입출력 장치를 제어할 수 없기 때문에, 운영체제가 입출력 요청을 받아 장치 드라이버를 통해 해당 장치를 제어한다. 운영체제는 입출력 버퍼링, 디바이스 스풀링 등의 기능을 통해 효율적인 입출력 처리를 가능하게 한다. 둘째, 시스템 오류를 예방한다. 운영체제는 하드웨어나 소프트웨어 오류를 탐지하고 적절한 조치를 취함으로써 시스템의 안정성을 높인다. 메모리 접근 위반, 제한 시간 초과, 디스크 오류 등 다양한 유형의 오류에 대해 처리 절차를 제공한다. 셋째, 컴퓨터 자원을 효율적으로 관리한다. 운영체제는 프로세서, 메모리, 디스크 등의 자원을 여러 사용자에게 공정하게 할당하고 관리한다. 프로세스 스케줄링, 메모리 관리, 파일 시스템 운영 등을 통해 컴퓨터 자원의 활용도를 높인다.
이처럼 운영체제의 제어 서비스 향상은 사용자에게 안정적이고 편리한 컴퓨팅 환경을 제공하는 데 핵심적인 역할을 한다. 입출력 장치 제어, 오류 탐지 및 처리, 자원 관리 등 운영체제의 주요 기능은 사용자가 컴퓨터를 효과적으로 활용할 수 있도록 돕는다.
2. 운영체제의 주요 활동
2.1. 프로세스 관리
운영체제는 프로세스 관리를 통해 사용자 프로그램과 시스템 프로세스를 생성하고 제거하며, 프로세스를 스케줄링하고 동기화하는 등의 핵심적인 기능을 수행한다.
프로세스 관리에서 운영체제의 주요 활동은 다음과 같다. 첫째, 사용자 프로세스와 시스템 프로세스를 생성하고 제거한다. 운영체제는 사용자가 프로그램을 실행할 때마다 새로운 프로세스를 만들어 메모리에 적재하고, 프로세스가 종료되면 이를 제거한다. 둘째, 프로세스의 실행을 중지했다가 재개하는 등 프로세스의 상태를 관리한다. 운영체제는 프로세스가 준비, 실행, 대기 등의 상태를 가지도록 하며, 프로세스의 상태를 전환한다. 셋째, 프로세스 간 동기화와 통신을 지원한다. 여러 프로세스가 동시에 실행되면서 데이터를 공유할 때 발생할 수 있는 경쟁 상태를 방지하기 위해 세마포어, 뮤텍스 등의 동기화 기법을 제공한다. 또한 공유 메모리나 메시지 전달 방식으로 프로세스 간 통신을 지원한다. 넷째, 교착상태를 방지하는 메커니즘을 제공한다. 프로세스 간 자원 요청과 할당이 적절히 이루어지지 않으면 교착상태가 발생할 수 있는데, 운영체제는 이를 예방하고 탐지하는 기능을 수행한다.
이처럼 운영체제의 프로세스 관리 기능은 사용자 프로그램의 실행과 시스템 자원의 효율적인 활용을 보장하는 핵심적인 역할을 한다. 운영체제는 프로세스의 생성과 제거, 상태 관리, 동기화 및 통신 지원, 교착상태 해결 등을 통해 다중 작업 환경에서 안정적이고 효율적인 시스템 운영이 가능하도록 한다.
2.2. 메모리 관리
운영체제는 메인메모리와 보조기억장치의 메모리를 효율적으로 관리하는 것이 중요한 역할 중 하나이다. 먼저 메인메모리 관리에 대해 살펴보면, 운영체제는 메모리의 어느 ...
