운영체제(Operating System, OS)는 컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어를 관리하며, 사용자와 시스템 간의 인터페이스 역할을 수행합니다.
1. 운영체제란 무엇인가?
운영체제는 컴퓨터가 효율적으로 동작할 수 있도록 여러 가지 기능을 제공합니다. 대표적인 역할은 다음과 같습니다.
🔹 운영체제의 주요 기능
- 프로세스 관리: 실행 중인 프로그램(프로세스)을 관리
- 메모리 관리: RAM 할당 및 해제
- 파일 시스템 관리: 데이터 저장 및 파일 접근 제어
- 입출력 관리: 키보드, 마우스, 디스크 등의 입출력 장치 관리
- 사용자 인터페이스 제공: CLI(Command Line Interface) 및 GUI(Graphic User Interface)
2. 운영체제의 구조
운영체제는 크게 커널(Kernel)과 유틸리티로 구성됩니다.
🔹 커널(Kernel)과 그 역할
커널은 운영체제의 핵심 부분으로, 하드웨어를 직접 제어하고 시스템 리소스를 관리합니다.
| 구성 요소 | 설명 |
|---|---|
| 프로세스 관리자 | 프로세스 실행 및 스케줄링 |
| 메모리 관리자 | RAM 할당 및 가상 메모리 관리 |
| 파일 시스템 | 파일 저장 및 접근 관리 |
| 장치 관리자 | 입출력 장치 제어 |
3. 프로세스와 스레드
운영체제는 프로그램을 실행할 때 **프로세스(Process)** 단위로 관리합니다.
🔹 프로세스 vs. 스레드
| 구분 | 프로세스 | 스레드 |
|---|---|---|
| 정의 | 독립적인 실행 단위 | 프로세스 내부에서 실행되는 작은 작업 단위 |
| 메모리 공유 | 공유하지 않음 | 동일한 프로세스 내에서 공유 |
| 예제 | 브라우저, 미디어 플레이어 | 브라우저 탭, 동영상 재생 |
4. 프로세스 스케줄링
운영체제는 여러 프로세스를 동시에 실행하기 위해 **CPU 스케줄링**을 수행합니다.
🔹 주요 스케줄링 알고리즘
- FCFS (First-Come, First-Served): 먼저 요청한 프로세스를 먼저 실행
- SJF (Shortest Job First): 실행 시간이 짧은 프로세스를 먼저 실행
- Round Robin: 일정 시간(Time Quantum)마다 프로세스를 번갈아 실행
- Priority Scheduling: 우선순위가 높은 프로세스를 먼저 실행
5. 멀티태스킹과 동기화
멀티태스킹(Multitasking)은 여러 개의 프로세스를 동시에 실행하는 기능입니다.
🔹 동기화 기법
- 뮤텍스(Mutex): 하나의 프로세스만 접근 가능
- 세마포어(Semaphore): 여러 프로세스가 제한적으로 접근 가능
- 모니터(Monitor): 동기화를 위한 고급 기법
📌 마무리
운영체제는 컴퓨터 시스템을 효율적으로 관리하는 핵심 역할을 수행합니다. 프로세스와 스케줄링, 멀티태스킹 개념을 이해하면 운영체제의 작동 원리를 쉽게 파악할 수 있습니다.