운영체제 개요와 구성요소

운영체제( Operating System)는 사용자가 컴퓨터를 쉽게 다룰 수 있게 해주는 인터페이스,

시스템 하드웨어를 관리할 뿐 아니라 응용 소프트웨어를 실행하기 위하여 하드웨어 추상화 플랫폼과 공통 시스템 서비스를 제공하는 시스템 소프트웨어이다.

 

운영체제 개요

또 다른 의미로 컴퓨터 자원을 효율적으로 관리하기 위한 시스템, 공통된 소프트웨어 플랫폼, 컴퓨터 응용 프로그램 관리자 등으로 다양하다. 드라이버는 대체로 OS를 거쳐서 설치되므로 운영체제는 펌웨어 다음으로 하드웨어와 가장 직접적으로 관련되는 소프트웨어이다.

 

최근에는 가상화 기술의 발전에 힘입어 실제 하드웨어가 아닌 하이퍼바이저(가상 머신) 위에서 실행되기도 한다. 잘 알려진 현대의 PC 운영 체제에는 마이크로소프트 윈도우, 맥 OS X, 리눅스가 있다.

이 밖에 BSD, 유닉스 등의 PC용 운영 체제도 있다.

 

운영 체제는 실행되는 응용 프로그램들이 메모리와 CPU, 입출력 장치 등의 자원들을 사용할 수 있도록 만들어 준다. 더불어, 이들을 추상화하여 파일 시스템 등의 서비스를 제공한다. 또한 멀티태스킹을 지원하는 경우, 여러 개의 응용 프로그램을 실행하고 있는 동안, 운영 체제는 이러한 모든 프로세스들을 스케줄링하여 마치 그들이 동시에 수행되는 것처럼 보이는 효과를 낸다.

 

구성요소

하드웨어 위에 커널(kernel)이 올라가고, 커널 위에서 셸(shell)과 애플리케이션(application)이 실행된다. 사용자는 기본적으로 셸을 통해 애플리케이션을 실행한다.

 

커널(kernel)

커널(kernel)은 핵이란 이름대로 운영체제에서 가장 핵심이 되는 프로그램이다. 커널은 드라이버를 이용해서 CPU나 그래픽카드와 같은 하드웨어를 제어하고 여러 응용프로그램들이 갖가지 다른 하드웨어 위에서 돌아가도록 호환성을 보장하기 위해 API를 제공한다.

 

펌웨어와 장치 드라이버의 도움을 받아 커널은 모든 컴퓨터 하드웨어 장치에 대한 가장 기초 수준의 제어권을 제공한다. 커널은 램을 통해 프로그램을 위한 메모리 접근을 관리하며 어느 프로그램이 어느 하드웨어 자원에 접근할지를 결정하며 CPU의 동작 상태를 늘 최적으로 설정 및 초기화하고 디스크, 플래시 메모리와 같은 매체의 파일 시스템을  장시간 비휘발성 기억 장치를 위한 데이터를 정리한다.

 

부트로더(Boot loader)

컴퓨터가 켜졌을 때 하드 디스크에 기록되어 있는 운영체제를 실행하는 프로그램이다. 주로 BIOS 방식의 경우 MBR(Master Boot Record)이라는 하드 디스크의 첫번째 섹터 구간에 기록되어 있다. 그러나 MBR은 512바이트에 불과하기 때문에, MS-DOS 같이 간단한 운영체제가 아닌 현대의 운영체제의 경우에는 MBR상의 부트로더가 하드 디스크드라이브 상의 2차 부트 로더를 호출하여 부트 로더의 크기 제한을 없애는 방법을 사용하고 있다.

 

셸(Shell)

사용자가 화면에서 볼 수 있는 요소. 사용자의 지시를 해석하여 커널에게 전달하여 주는 역할을 수행한다.

유닉스 계열 운영체제에서 널리 쓰이는 셸에는 Bourne Shell(sh), Korn Shell(ksh), Bourne Again Shell(bash), C Shell(csh), TC Shell(tcsh) 등이 있다. 리눅스에서는 bash가 많이 쓰이고 있다. 윈도우에서는 explorer.exe가 셸 프로그램이며, macOS에선 Finder가 그 역할을 수행한다.