1. 운영체제를 알아야 하는 이유

• 운영체제 : (1) 프로세스에 필요한 자원을 할당하고 (2) 프로그램이 올바르게 실행되도록 돕는 프로그램
  • 시스템 자원(=자원) : 프로그램 실행에 필요한 요소들 ex. CPU, 메모리, 입출력장치 등
  • 컴퓨터가 부팅될 때, 메모리 내 커널 영역에 따로 적재되어 실행됨
    • 메모리 = 커널 영역 + 사용자 영역(=사용자가 이용하는 응용 프로그램이 적재되는 영역)

2. 운영체제의 큰 그림

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운영체제는 사용자가 아닌, 사용자가 실행하는 프로그램을 위한 프로그램

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• 커널 : 운영체제의 핵심 서비스를 담당하는 부분
  • (!) 커널은 운영체제의 핵심 소프트웨어이고, 커널 영역은 이 커널이 실행되는 메모리 공간을 의미함
  • ex. 자원에 접근하고 조작하는 기능, 프로그램이 올바르고 안전하게 실행되게 하는 기능 등
    • (예시) 커널에 포함되지 않는 서비스 : 사용자 인터페이스(GUI, CLI)

2-1. 이중모드와 시스템 호출

• 운영체제는 응용 프로그램에 하드웨어 자원에 직접 접근하는 것을 방지하여 자원을 보호함

  → 응용 프로그램들이 자원에 접근하려고 할 때, 오직 자신(=OS)을 통해서만 접근하게 함

  • 즉, 응용 프로그램이 자원에 접근하기 위해 운영체제에게 도움 요청(=OS 코드 실행)

• 이중모드 : CPU가 명령어를 실행하는 모드를 (1) 사용자 모드 (2) 커널 모드로 구분하는 방식

  1. 사용자 모드 : 운영체제 서비스를 제공받을 수 없는 실행 모드 (=커널 영역의 코드 실행 불가)
  2. 커널 모드 : 운영체제 서비스를 제공받을 수 있는 실행 모드
     • 커널 모드여야, 커널 영역의 코드를 실행할 수 있음 = 자원에 접근 가능

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• 시스템 콜 : 운영체제 서비스를 제공받기 위한 요청 (사용자 모드 → 커널 모드로의 전환)

  • 특정 명령어에 의해 발생하는 소프트웨어 인터럽트라고 볼 수 있음

  • 시스템 호출을 처리하는 순서

    

    [1] 시스템 호출을 처리하는 순서

    1. 응용 프로그램이 하드 디스크에 데이터를 저장하는 시스템 호출을 발생시켜 커널모드로 전환
    2. 운영체제 내의 ‘하드 디스크에 데이터를 저장하는’ 코드를 실행하여 하드 디스크에 접근
    3. 접근이 끝났으면 다시 사용자 모드로 복귀하여 실행을 이어나감

  

  [2] 응용 프로그램 실행 과정에서 빈번하게 일어나는 시스템 호출

2-2. 운영체제의 핵심 서비스

1. 프로세스(=실행 중인 프로그램) 관리 : 프로세스 동기화, 교착 상태 해결 등
2. 자원 접근 및 할당 : CPU 스케쥴링, 메모리 관리, 인터럽트 서비스 루틴(→ 커널 영역에 존재) 등