제 2 장 운영 체제 시스템 Section 1 초기 운영 체제 Section 2 운영 체제의 종류

 상주 모니터  개념 Section 1 초기 운영체제 시스템 ● 한번에 하나의 작업만 수행. ● 작업은 여러 독립된 여러 단계로 나누어져 실행되므로 준비시간 (setup time)이 많이 걸림. ● 장치 구동기 사용 : 해당 장치의 작동을 위해 버퍼, 플래그, 제어비트, 상태 비트 들의 사용을 정의한 루틴. ● 프로그래머는 상주 모니터(resident monitor)에게 전달될 정보를 작업 제어 카드에 의해 전달. ● 상주 모니터는 작업 제어 카드(job control card)에 의하여 지시 하는 대로 자동 작업 순서를 제공. ● 제어 카드가 하나의 프로그램이 실행될 것이라는 것을 나타내면 상주 모니터는 프로그램을 기억장치에 적재하고 제어를 프로그램으로 넘김.

 상주 모니터 Section 1 초기 운영체제 시스템 ● 프로그램이 수행을 완료하면 제어는 모니터로 복귀. ● 모니터는 다음 제어 카드를 읽고 적합한 프로그램을 적재 하는 일 등을 수행. ● 모든 제어 카드가 작업으로 번역될 때까지 이러한 일은 반복되며 모니터는 자동적으 로 다음 작업 을 계속 그림 2-1 상주 모니터

1. 일괄처리 시스템(batch processing system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 1. 일괄처리 시스템(batch processing system)  개념: 온라인처럼 자료나 정보 단위들이 발생할 때 마다 즉각적으로 처리하는 것이 아니라, 입력되는 자료를 일정기간 또는, 일정량을 모아 두었다가 한꺼번에 처리하는 방식. ● 미리 정의된 작업 제어 명세(job control specification)에 따라 일괄처리 ● 입력 스풀러(input spooler)는 작업들을 일괄 스풀에 모음. ● 컴퓨터가 작업을 마치면 각 작업을 출력 스풀로 보냄 ● 출력 스풀러(output spooler)에 의해서 인쇄되어 최종사용자에게 보냄  일괄처리의 장단점 ● 컴퓨터 시스템을 보다 효율적으로 사용. ● 작업 시간이 길어 반환 시간(turn around time)이 늦음. ● 적절한 작업제어 명세를 제공해야 함. ● 프로그램의 오류수정 작업이 어려움. ● CPU가 유휴 상태(idle state)되기 쉬움

1. 일괄처리 시스템(batch processing system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 1. 일괄처리 시스템(batch processing system) 그림 2-2 일괄처리 시스템

2. 오프라인 시스템(offline system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 2. 오프라인 시스템(offline system)  개념 ● 느린 카드 판독기와 라인 프린터를 자기 테이프나 자기 디스크로 대체하는 것. ● 입력의 경우에는 CPU가 직접 카드를 읽기 보다는 카드에 있는 내용을 먼저 테이프(디스크)에 복사하여 테이프 (디스크) 가 차게 되면, 테이프 (디스크)를 컴퓨터로 옮겨 프로그램이 테이프 (디스크)로부터 내용을 읽고 (key-to-tape, 또는 key-to-disk), ● 테이프 (디스크) 상에 기록한 후 나중에 테이프의 내용을 출력함. ● 카드 판독기와 라인 프린터는 주 컴퓨터에 의해 운영되는 것이 아니라 오프 라인(offline)으로 수행 ● 온라인 시스템 : CPU와 주변장치가 1:1로 직접 연결됨 ● 오프라인 시스템 : CPU와 주변장치가 1:1로 직접 연결되지 않고, 실행 시 주변장치(테이프와 디스크)와 연결

2. 오프라인 시스템(offline system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 2. 오프라인 시스템(offline system) 그림 2-3 오프라인과 온라인의 개념

2. 오프라인 시스템(offline system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 2. 오프라인 시스템(offline system)  오프라인 동작의 주요 장점 ● 주 컴퓨터가 카드 판독기와 라인 프린터의 속도에 더 이상 영향을 받지 않고, 훨씬 빠른 자기 테이프의 속도에 영향을 받음. ● 오프 라인 시스템에서는 응용 프로그램이 직접 입출력 동작에서 오프라인 입출력 동작으로 전환하기 위해 어떠한 수정도 불필요. ● 하나의 프로그램이 다른 입출력 장치와 함께 실행될 수 있는 장치 독립성이 보장. ● CPU에 대해 여러 대의 카드 판독기와 프린터 및 자기 테이프를 사용가능.

온라인 시스템(online system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 3. 대화식(interactive) 또는 온라인 시스템(online system)  개념: CPU와 주변 장치가 온라인으로 연결되어 작동하고, 사용자와 컴퓨터 시스템간에 온라인 통신을 제공하여 사용자가 운영 체제나 프로그램에 직접 명령을 주고 즉시 응답을 받을 수 있는 시스템. 그림 2-4(a) 온라인 혹은 대화식 시스템

온라인 시스템(online system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 3. 대화식(interactive) 또는 온라인 시스템(online system)  온라인 시스템의 장단점 ● 사용자는 프로그램을 쉽게 실험할 수 있음. ● 결과를 곧바로 받아 볼 수 있어 응답 시간이 짧음. ● 바로 결과가 출력되기 때문에 프로그래머에게 프로그램검사와 개발에 상당한 유용성을 제공. ● CPU는 프로그래머나 오퍼레이터에 의해 취해 질 동작을 기다리는데 상당한 유휴 시간이 생김.

(TSS: time sharing system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 4. 시분할 시스템 (TSS: time sharing system)  개념: 다중 프로그래밍의 논리적 확장으로 변형된 형태로서, 각 사용자들에게 CPU에 대한 일정 시간(time slice)을 할당하여 주어진 시간 동안 직접 컴퓨터와 대화 형식으로 프로그램을 수행할 수 있도록 개발된 시스템. 그림 2-4(b) 시분할 시스템

(TSS: time sharing system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 4. 시분할 시스템 (TSS: time sharing system)  시분할 운영 체제의 장단점 ● 여러 사람이 공동으로 CPU를 사용. ● 자원 제어에 대한 대부분의 책임을 운영 체제에 전가. ● 운영체제는 기억 장치에 복수개의 프로그램을 동시에 유지하는 문제나 프로그램을 위한 주기억 장치나 보조기억 장치를 관리하고 제어하는 책임. ● 여러 사용자에 대한 공정한 자원 공유를 보장하기 위하여 어떤 사용자에게 CPU를 사용하게 할 것인지에 대한 CPU 할당 시간을 정의하여 스케줄링. ● 실행중인 프로세스 간 통신 및 I/O 장치의 사용에 대한 제어 및 관리능력 필요. ● 여러 개의 프로그램을 주기억 장치에 적재 (한 번에 주기억 장치 내에 하나의 사용자만을 두는 교체기법인 스와핑을 사용).

(multiprogramming system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 5. 다중 프로그래밍 시스템 (multiprogramming system)  개념: ● N개의 추상 머신(abstract machine) Pi 에 실행할 사용자 프로그램 존재 ● 주 기억 장치를 N개의 블록으로 나누고 각 Pi에 한 블록을 할당 ● Pi에 대한 프로그램이 할당된 주 기억 장치 블록에 적재 ● 공간 다중화(space-multiplexed) 공유를 이용하여 실 기억장소를 공유 ● 시간 다중화(time-multiplexed) 공유 를 이용하여 물리 프로세서(physical processor)를 공유 그림 2-5(a) 다중 프로그래밍 시스템

(multiprogramming system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 5. 다중 프로그래밍 시스템 (multiprogramming system) ● 한 사용자 프로그램이 CPU를 사용하다가 입출력 장치 등 CPU를 필요로 하지 않는 동안, 다른 사용자 프로그램이 그 시간에 CPU를 사용하여 CPU의 효율을 극대화하는 방법. 프로그램 1 프로그램 2 프로그램 3 그림 2-5(b) 다중 프로그래밍 시스템

(multiprogramming system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 5. 다중 프로그래밍 시스템 (multiprogramming system)  다중 프로그래밍의 장단점 ● CPU 1개(single CPU), 1개 주 기억 장소에 여러 개 프로그램(multi-job)이 존재하여 다중작업을 구현. ● 일괄 처리의 반환 시간(turn around time)이 늦어 CPU의 유휴 시간(idle time)이 길어지므로, 여러 개의 프로그램을 동시에 기억장치에 적재시켜 유휴 시간을 줄임. ● 여러 개의 작업을 준비상태에 두고 관리하며, 어느 한 작업 을 실행할 작업으로 장치를 선정하기 위해 기억장치 관리기 법이나 CPU 스케줄링 기법 필요. ● 스케줄링, 교착상태, 병행제어 및 보호 문제 등이 신중히 고려

(multiprocessor system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 6. 다중처리 시스템 (multiprocessor system)  개념: CPU가 여러 개(multiprocessor), 기억장소에 여러 개 프로그램(multi-job)이 존재하여 다중작업을 구현. 즉, 다중처리 시스템은 여러 개의 프로세서가 공동 기억 장치를 통하여 메모리를 공유하며, 다중 처리기의 단일 운영체제에의 제어가 가능한 시스템.  다중처리 시스템 목적: 신뢰성 향상과 컴퓨터의 처리율 증대.  다중처리의 장단점 ● CPU를 여러 개 사용하여 작업 속도와 신뢰성을 높일 수 있음. ● 운영 체제는 여러 CPU간의 기억장치 공유를 어떻게 지원할 것이며, 여러 CPU의 사용을 어떻게 스케줄링 할 것인가를 결정. ● 신뢰성과 병행계산, 최적의 연결기법, 같은 자원을 요구하는 CPU들간의 경쟁을 제어하는 문제들을 고려.

(multiprocessor system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 6. 다중처리 시스템 (multiprocessor system) 그림 2-6 다중처리 시스템

7. 실 시간 시스템(real time system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 7. 실 시간 시스템(real time system)  개념: 단말기나 제어 대상으로부터 처리를 요구하는 자료가 발생할 때마다 즉시 처리하여 그 결과를 구동기(actuator)를 통해 출력하거나, 요구에 대하여 응답하는 방식. 그림2-7 실시간 시스템

7. 실 시간 시스템(real time system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 7. 실 시간 시스템(real time system)  실 시간 시스템의 장단점 ● 자료가 발생한 지점에서 단말기를 통하여 직접 입출력 되기 때문에 사용자의 노력이 절감 ● 처리 시간이 단축 ● 처리 비용이 절감 ● 자료가 무작위하게 도착하므로 입출력 자료의 일시저장 및 대기가 필요 ● 특정 상태의 재현이 불가능. ● 시스템에 장애가 발생할 때, 단순한 재 실행이 불가능

(distributed processing system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 8. 분산처리 시스템 (distributed processing system)  개념: 하나의 대형 컴퓨터에서 수행하던 기능을 지역적으로 분산된 여러 개의 미니 컴퓨터에 분담시킨 후, 통신망을 통하여 상호간에 교신, 처리하는 방식. 이러한 자료 처리 시스템들의 상호연결은 컴퓨터 네트워크에 의해 이루어짐.  분산처리 시스템 목적 ● 자원공유 ● 계산속도 증가 ● 신뢰성 향상 ● 통신

(distributed processing system) Section 2 운영체제 시스템의 발전 8. 분산처리 시스템 (distributed processing system) 그림2-8 분산처리 시스템

 임베디드 시스템(Embedded system) Section 3 임베디드 시스템과 운영체제  임베디드 시스템(Embedded system) 일반적인 컴퓨터가 아닌 각종 전자제품과  정보기기 등에 설치되어 있는 마이크로프로세서에 미리 정해진 특정한 기능을 수행하는 소프트웨어를 내장시킨 것  임베디드 소프트웨어의 특징 ● 실시간 처리 지원 ● 경량화, 저전력 지원, 자원의 효율적 관리 등의 측면에서 하드웨어에 최적화되는 기술을 지원 ● 특정 시스템의 실행을 목적으로 개발되는 소프트웨어 ● 네트워크 및 멀티미디어 처리기능 지원 ● 디지털 TV, PDA 및 스마트 폰 등과 같은 임베디드 시스템을 지원

RealTime 운영체제, Windows CE, 팜 운영체제 등 Section 3 임베디드 시스템과 운영체제  임베디드 시스템에 사용되는 내장형 운영체제: RealTime 운영체제, Windows CE, 팜 운영체제 등 그림2-10 Win CE 구조

VxWorks, VRTX/Spectra, Lynx 운영 체제,  전세계에서 시장 점유율이 가장 높은 제품은 VxWorks Section 3 임베디드 시스템과 운영체제  RTOS: 무인 자동화시스템, 교통관제시스템, 통신 장비, 자동차 등 주로 산업기기에 채택되는 임베디드 운영체제  RTOS 종류: VxWorks, VRTX/Spectra, Lynx 운영 체제, OS-9/OS-9000, VMEexec, pSOS+, QNX 등  전세계에서 시장 점유율이 가장 높은 제품은 VxWorks 그림2-11 VxWorks 구조