운영 체제(Operating System)
운영 체제(Operating System)는 모든 하드웨어와 소프트웨어를 관리하는 컴퓨터 시스템의 실행 관리자로, CPU, Memory, SSD 등의 시스템 자원을 사용자가 잘 사용할 수 있도록 사용 환경을 제공하는 여러 프로그램의 모임으로 이해할 수 있습니다. 운영 체제가 없다면 시스템 자원을 통제할 수 없어서 CPU, Memory, SSD 등의 하드웨어는 아무런 기능도 수행할 수 없습니다.
커널(Kernal)
운영 체제의 핵심을 커널(Kernel)이라고 하는데, 이는 운영 체제의 기능 중 구성하는 프로세서와 제어로 수행되는 프로그램에 대하여 자원 할당을 수행하는 부분으로, 항상 필요하여 메모리에 상주하는 좁은 의미의 운영 체제입니다. 커널은 운영 체제의 사용자와 하드웨어 사이에서 사용자의 명령을 받아 수행하고, CPU 사용량을 극대화하도록 자원들을 관리하며, 사용자가 애플리케이션 단계에서 하드웨어에 직접적으로 접근할 수 없도록 분리해줍니다.
셸(Shell)
커널에는 직접 사용자가 명령을 내릴 수 없기 때문에 사용자와 커널 사이에는 셸(Shell)이 존재합니다. 커널의 최하단에 하드웨어가 존재하고, 커널 위에 셸이 있으며, 셸 위에 사용자가 존재하여 입력을 받는 구조로 구성되어 있습니다. 셸은 사용자의 명령을 받아들이는 인터페이스로, 사용자와 운영체제 사이에서 명령어 해석기 역할을 수행하는 프로그램입니다. 사용자가 명령을 내리게 되면, 셸이 이를 해석해서 커널에 전달하고, 커널은 명령을 수행하여 해당 결과를 셸에게 전달합니다. 이후 셸이 커널로부터 받은 결과를 사용자에게 전달합니다.
운영 체제의 관리 단위
운영 체제는 컴퓨터의 시스템 자원과 응용 프로그램(Application)을 제어할 수 있도록 나누어진 관리 단위가 존재합니다. 우선 프로세스 관리(Process Panagement)는 운영 체제 가운데 매우 중요한 부분으로 자원을 프로세스에 할당하고, 정보를 공유하고 교환할 수 있게 하며, 각 프로세스 자원을 보호하며, 동기화가 가능하게 하는 등의 프로세스를 생성하고 실행을 제어하고 관리하는 역할입니다. 메인 메모리 관리(Memory Management)는 프로세스가 실행될 수 있도록 메인 메모리 공간을 할당하고 회수하는 것이며, 파일 관리(File Management)는 파일을 보조기억 장치에 저장하고 파일 시스템을 운영합니다. 입출력 관리(I/O Management)는 컴퓨터 시스템에서 마우스, 키보드와 같은 장치에서의 입력과 출력을 관리하고, 보조기억 장치 관리(Secondary Storage Management)로 SSD와 같은 보조기억 장치의 공간을 할당하고 관리합니다. 또한 컴퓨터 통신에 필요한 자원들을 제어, 관리하는 네트워킹(Networking), 사용자 인증 및 실행 권한을 관리하는 정보 보안 관리(Information Security Management), 운영 체제에 보내는 사용자 명령을 해석하고 관련 함수를 실행하는 명령 해석 시스템(Command Interpreter System)으로 나뉘어 관리되고 있습니다.