운영체제 시작하기
운영체제를 알아야 하는 이유
- 모든 프로그램은 하드웨어를 필요로 한다.
- 이때 프로그램 실행에 필요한 요소들을 시스템 자원, 줄여서 자원이라고 한다.
실행할 프로그램에 필요한 자원을 할당하고, 프로그램이 올바르게 실행되도록 돕는 특별한 프로그램
운영체제는 인터넷 브라우저, 게임과 같은 프로그램이다. 따라서 운영체제 또한 여느 프로그램과 마찬가지로 메모리에 적재되어야 한다. 다만, 운영체제는 항상 컴퓨터가 부팅될 때 메모리 내 커널 영역이라는 공간에 따로 적재되어 실행된다.
사용자 영역: 커널 영억을 제외한 나머지 영역, 사용자가 이용하는 응용 프로그램이 적재되는 영역 즉, 운영체제는 커널 영역에 적재되어 사용자 영역에 적재된 프로그램들에 자원을 할당하고 이들이 올바르게 실행되도록 돕는다.
- 메모리 자원 관리
- 공정하게 여러 프로그램에 CPU 자원 할당
- 응용프로그램과 하드웨어 사이에서 응용 프로그램에 필요한 자원 할당 및 올바르게 실행되도록 관리
우리가 만든 프로그램도 결국 하드웨어가 실행하고, 그 하드웨어를 조작하는 프로그램이 운영체제이다. 즉, 우리가 만든 프로그램에 대해 생길 수 있는 문제들을 해결하기 위해 운영체제를 알아야 한다.
운영체제의 큰 그림
- 커널: 운영체제의 핵심 서비스를 담당하는 부분 ex) 자원에 접근하고 조작하는 기능, 프로그램이 올바르고 안전하게 실행되게 하는 기능
- 사용자 인터페이스
- 윈도우의 바탕화면과 같이 사용자가 컴퓨터와 상호작용할 수 있는 통로
- 해당 종류로 그래픽 유저 인터페이스(GUI), 커맨드 라인 인터페이스(CLI)가 있다.
- 이중 모드: CPU가 명령어를 실행하는 모드를 크게 사용자 모드와 커널 모드로 구분하는 방식
- 사용자 모드: 운영체제 서비스를 제공받을 수 없는 실행 모드 → 자원에 접근 불가
- 커널 모드: 운영체제 서비스를 제공받을 수 있는 실행 모드 → 커널 영역의 코드 실행 가능 → 자원에 접근 가능
- 시스템 호출(시스템 콜): 운영체제 서비스를 제공받기 위해 커널 모드로 전환하는 방법
시스템 호출의 작동 예
한 응용 프로그램이 하드 디스크에 데이터를 저장하려 한다고 가정
- 사용자 모드로 실행되는 동안에는 자원(하드 디스크)에 접근이 불가하다.
- 응용 프로그램은 하드 디스크에 데이터를 저장하는 시스템 호출을 발생시켜 커널 모드로 전환한다.
- 운영체제 내의
하드 디스크에 데이터를 저장하는 코드를 실행함으로써 하드 디스크에 접근한다. - 하드 디스크에 접근이 끝나면 사용자 모드로 복귀하여 실행을 계속해 나간다.