16. 운영체제를 알아야 하는 이유

운영체제를 알아야 하는 이유

컴퓨터 부품들은 전기만 공급하면 알아서 동작하는 것이 아니라 이런 것들을 동작시켜주는 가장 근원적인 프로그램이 있다. 그 프로그램이 바로 운영체제.

 

자원(Resource)

• 프로그램 실행에 있어서 마땅히 필요한 요소
• 컴퓨터의 네 가지 핵심 부품들이 포함됨(CPU, 메모리, 보조 기억 장치, 입출력 장치)

 

운영체제

• 프로그램이 실행되기 위해서 마땅히 필요한 자원들을 프로그램에게 할당한다.
• 각각의 실행되는 프로그램들이 올바르게 실행되도록 돕는다.
• 프로그램을 위한 프로그램.
• 프로그램은 메모리에 저장되고 따라서 운영 체제 또한 메모리에 적재되어 실행된다. 하지만 운영 체제는 컴퓨터를 동작시키는 매우 중요한 프로그램이기 때문에 메모리에 따로 적재되는 영역이 정해져 있고, 그 곳을 커널 영역이라 부른다.
• 메모리는 크게 커널 영역과 사용자 영역으로 나뉘고 커널 영역에는 운영체제가, 사용자 영역에는 실행하는 일반적인 프로그램들이 적재해서 실행된다

 

운영체제의 네 가지 핵심 부품 관리(자원 접근 및 할당)

운영체제의 메모리, CPU, 보조기억장치, 입출력 장치에 대한 관리를 대략적으로 정리하면 아래와 같다.

메모리 관리

• 운영체제는 프로그램이 메모리에 어떻게 적재되고 접근되는지 관리한다. 이는 사용자가 프로그램을 실행할 때 자동으로 이루어진다.
• 메모리 할당: 프로그램 실행 시, 운영체제는 메모리의 빈 공간을 찾아 프로그램을 적재한다. 예를 들어, 워드 프로세서나 인터넷 브라우저 실행 시 이들이 메모리의 특정 주소에 할당된다.
• 메모리 보호: 운영체제는 메모리의 다른 부분에 대한 무단 접근을 방지하여 프로그램 간의 충돌을 방지한다.

CPU 관리

• 태스크 스케줄링: 운영체제는 CPU의 시간을 효율적으로 분배하여 여러 프로그램이 마치 동시에 실행되는 것처럼 관리한다.
• 동시성: 실제로 CPU는 한 순간에 하나의 작업만 수행할 수 있지만, 운영체제는 작업들을 매우 빠르게 번갈아가며 처리하여 사용자에게 동시에 수행되는 것처럼 느끼게 한다.

보조기억장치 관리

• 데이터 저장: 운영체제는 하드 드라이브, SSD 등의 보조기억장치에 데이터를 저장하고 검색하는 방법을 관리한다.
• 파일 시스템 관리: 파일과 폴더를 조직화하고, 데이터의 안전한 읽기, 쓰기, 삭제를 관리한다.

입출력 장치 관리

• 하드웨어 인터페이스: 키보드, 마우스, 프린터 등 다양한 입출력 장치와의 상호작용을 조정한다
• 자원 분배: 예를 들어, 한 프린터를 여러 프로그램이 요청할 때, 운영체제는 어떤 프로그램이 프린터를 사용할 수 있는지 결정하고 순서를 조정한다.

 

개발자가 운영체제를 알아야 하는 이유

운영체제는 프로그램을 위한 프로그램이라고 볼 수 있는데 프로그램을 위한 프로그램이기 때문에 프로그램을 만드는 개발자는 운영체제를 잘 알아야 한다.

효율적인 자원 관리와 최적화

• 자원 할당 이해: 운영체제는 시스템의 메모리, CPU, 입출력 장치 등의 자원을 관리한다. 개발자가 이를 이해하면 자원을 효율적으로 활용하는 소프트웨어를 개발할 수 있다.
• 성능 최적화: 시스템의 성능을 최대화하기 위해서는 메모리 관리, 멀티스레딩, 프로세스 관리 등 운영체제의 기능을 이해하고 활용하는 것이 중요하다.

플랫폼 간 호환성

• 다양한 운영체제 지원: 소프트웨어가 다양한 운영체제에서 작동하도록 만들기 위해, 그 특징과 제한 사항을 이해해야 한다.
• 환경별 개발: 개발 중인 애플리케이션이나 시스템이 특정 OS에서만 작동한다면, 해당 OS의 특성을 깊게 이해하는 것이 중요하다.

보안 및 데이터 보호

• 보안 메커니즘 이해: 운영체제의 보안 기능과 접근 제어 메커니즘을 이해함으로써, 개발자는 더 안전한 소프트웨어를 개발할 수 있다.
• 취약점 방지: 운영체제의 보안 취약점을 알고 있다면 이를 고려하여 보다 안전한 애플리케이션을 개발할 수 있다.

에러 핸들링과 디버깅

• 시스템 오류 대응: 운영체제는 시스템 오류와 예외 상황을 관리한다. 이를 이해하면 효과적인 에러 핸들링과 디버깅이 가능해진다.
• 문제 해결 능력 향상: 특정 OS에서 발생하는 문제를 진단하고 해결하는 데 필요한 지식을 제공한다.

사용자 경험과 인터페이스 디자인

• 사용자 인터페이스 기준 이해: 각 운영체제는 고유의 사용자 인터페이스 가이드라인과 표준을 가지고 있다. 이를 알면 사용자 친화적인 디자인을 할 수 있다.
• 사용성 향상: 운영체제의 기능을 활용하여 사용자의 편의성과 경험을 향상시킬 수 있다.

멀티태스킹과 동시성

• 멀티스레딩과 병렬 처리: 운영체제가 제공하는 멀티스레딩과 병렬 처리 기능을 이해하고 활용할 수 있다.
• 응답성 및 효율성 향상: 응용 프로그램의 응답성과 효율성을 높이기 위해 필요한 기술이다.

운영체제에 대한 깊은 이해는 개발자가 보다 효율적이고 강력하며 안전한 소프트웨어를 설계하고 개발하는 데 크게 도움이 된다. 이는 개발자가 시스템의 전반적인 작동 방식을 이해하고, 해당 지식을 바탕으로 최적화된 소프트웨어 솔루션을 제공하는 데 필수적이다.