[OS] 운영체제란?

운영체제란 무엇인가

운영체제(OS, Operating System)는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 관리하고, 사용자와 컴퓨터 간의 인터페이스를 제공하는 시스템 소프트웨어다. 쉽게 말해, 컴퓨터의 두뇌 역할을 하며 다양한 프로그램이 원활하게 실행될 수 있도록 지원하는 역할을 한다.

 

운영체제는 사용자에게 편의를 제공하는 목적도 가지고 있다. 운영체제가 없다면 위에서 말한 하드웨어에 관한 모든 관리를 사용자가 해야한다는 점과 같이 컴퓨터를 사용하는데 매우 불편함을 겪을 것이다. 하지만 현재 많은 발전을 거쳐온 운영체제가 설치된 컴퓨터는 사용하기에 매우 편리하다는 것을 느낄 수 있다. 대표적으로 스마트폰이 있다. 스마트폰 역시 컴퓨터의 일종이고 운영체제가 설치되어 있다. 그리고 스마트폰은 남녀노소 누구나 할 것 없이 사용법을 빠르게 익힐 수 있다.

정리하면 운영체제는 컴퓨터의 성능을 높이고(performance), 사용자에게 편의성 제공(Convenience)을 목적으로 하는 컴퓨터 하드웨어 관리하는 프로그램이다.

 

운영체제의 종류는 뭐가 있을까?

운영체제(OS, Operating System)는 다양한 환경에서 사용되며, 크게 범용 운영체제와 특수 목적 운영체제로 나눌 수 있다.

1. 데스크톱 & 서버 운영체제

사용자가 직접 접하는 운영체제로, 개인용 컴퓨터(PC) 또는 서버에서 실행된다.

Windows 계열 (마이크로소프트)

• Windows 10, 11: 현재 가장 많이 사용되는 데스크톱 운영체제.
• Windows Server: 기업 및 데이터센터에서 사용되는 서버용 OS.

macOS 계열 (애플)

• macOS Sonoma, Ventura 등: 애플의 Mac 컴퓨터에서 실행되는 OS.

Linux 계열 (오픈소스)

• 대표적인 배포판(Distro): Ubuntu, CentOS, Debian, Fedora, Arch Linux
• 서버, 개발 환경, 슈퍼컴퓨터, 클라우드 시스템에서 널리 사용됨.

Unix 계열 (기업용, 서버 중심)

• 대표적인 OS: Solaris, AIX, HP-UX
• 강력한 보안성과 안정성을 제공하는 서버용 OS.

2. 모바일 운영체제

스마트폰, 태블릿 등에서 사용되는 OS.

Android (구글)

• 리눅스 커널 기반의 오픈소스 모바일 운영체제.
• 전 세계 스마트폰의 70% 이상이 Android 사용.

iOS (애플)

• iPhone 및 iPad에서 사용되는 운영체제.
• 보안성이 뛰어나고, 폐쇄적인 생태계를 가지고 있음.

3. 임베디드 & 실시간 운영체제 (RTOS)

스마트 가전, 자동차, IoT 기기 등에서 사용됨.

임베디드 운영체제

• 특정 목적을 위해 설계된 가벼운 OS.
• 예: FreeRTOS, Embedded Linux, VxWorks, QNX
• 사용처: 스마트TV, 자동차 내장 시스템, 의료기기 등.

실시간 운영체제 (RTOS, Real-Time OS)

• 실시간으로 빠르게 응답해야 하는 시스템에서 사용.
• 예: QNX, VxWorks, RTEMS
• 사용처: 항공, 자동차, 공장 자동화 시스템.

 

그래서 운영체제는 뭘 하는데?

운영체제(OS, Operating System)는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 관리하고, 사용자가 프로그램을 실행할 수 있도록 돕는 핵심 소프트웨어야. 쉽게 말하면, 컴퓨터를 효율적으로 사용하게 해주는 관리자 역할을 한다.

프로세스 관리 (Process Management)

• 실행 중인 프로그램(프로세스)을 만들고, 실행하고, 종료하는 역할을 함.
• CPU 스케줄링을 통해 여러 프로그램을 동시에 실행(멀티태스킹).
• 운영체제가 없으면 한 번에 하나의 프로그램밖에 실행할 수 없음.

메모리 관리 (Memory Management)

• RAM(메모리)을 적절히 배분하여 프로그램이 원활하게 실행되도록 함.
• 가상 메모리(Virtual Memory) 기술을 사용하여 물리적 메모리가 부족할 때 디스크 공간을 일부 활용.
• 운영체제가 없으면 프로그램이 서로 메모리를 침범하여 충돌할 수 있음.

파일 시스템 관리 (File System Management)

• 파일을 생성, 읽기, 수정, 삭제 등의 작업을 처리.
• 디렉터리(폴더) 구조를 통해 파일을 체계적으로 저장.
• 운영체제가 없으면 파일을 저장하고 찾는 게 불가능.

입출력 장치 관리 (I/O Management)

• 키보드, 마우스, 모니터, 프린터, 하드디스크 등 하드웨어 장치를 관리.
• 장치 드라이버를 통해 OS가 다양한 하드웨어와 소통할 수 있도록 함.
• 운영체제가 없으면 키보드나 마우스 같은 장치를 사용할 수 없음.

사용자 인터페이스 제공 (User Interface)

• GUI(그래픽 인터페이스, 예: Windows, macOS) 또는 CLI(명령어 인터페이스, 예: Linux 터미널)를 제공.
• 사용자가 컴퓨터와 쉽게 상호작용할 수 있도록 돕는다.

보안 및 접근 제어 (Security & Access Control)

• 사용자 계정 관리 및 파일/데이터 접근 권한 설정.
• 바이러스, 악성 코드로부터 보호하는 기능 제공.
• 운영체제가 없으면 컴퓨터 보안이 취약해져 누구나 시스템을 조작할 수 있음.

네트워크 관리 (Networking)

• 인터넷 연결을 관리하고, 네트워크 통신(예: Wi-Fi, Bluetooth)을 지원.
• TCP/IP 프로토콜을 활용하여 데이터 전송을 처리.

운영체제가 없다면??

운영체제가 없으면 우리가 사용하는 컴퓨터, 스마트폰이 하드웨어 덩어리에 불과하게 돼.
예를 들어, 운영체제가 없는 PC에서는 다음과 같은 문제가 생김:

❌ 프로그램을 실행할 수 없음
❌ 파일을 저장할 수 없음
❌ 키보드, 마우스, 화면이 작동하지 않음
❌ 인터넷 사용 불가
❌ 여러 개의 프로그램을 동시에 실행할 수 없음

 

 

운영체제는 어떤식으로 구성이 된 걸까?

 

운영체제는 크게 User Space(사용자 공간) 와 Kernel Space(커널 공간) 으로 나뉘며, 이 두 영역이 System Call Interface(시스템 콜 인터페이스) 를 통해 서로 소통한다.

User Space (사용자 공간)

• 사용자가 실행하는 응용 프로그램(Application) 들이 실행되는 공간.
• 예: 웹 브라우저, 게임, 미디어 플레이어, IDE(개발 도구) 등.
• 사용자 프로그램은 직접 하드웨어에 접근할 수 없으며, 반드시 커널을 거쳐야 함.
• 프로그램이 운영체제의 기능을 사용할 때 시스템 콜(System Call) 을 호출하여 커널과 상호작용함.

Kernel Space (커널 공간)

• 운영체제의 핵심 역할을 수행하는 공간.
• 사용자 프로그램과 하드웨어 간의 중재자 역할을 하며, 시스템 자원을 관리함.
• 그림에서 보면 여러 핵심 요소들이 포함됨.

System Call Interface (시스템 콜 인터페이스)

• 사용자 프로그램과 커널이 소통하는 경로.
• 프로그램이 운영체제 기능을 사용하기 위해 요청을 보낼 때 사용됨.
• 예: 파일 읽기/쓰기, 프로세스 생성, 메모리 할당, 네트워크 요청 등.

운영체제의 동작 흐름

1. 사용자가 웹 브라우저(응용 프로그램)를 실행함.
2. 웹 브라우저는 네트워크 요청을 보내기 위해 System Call 을 통해 커널에 요청을 전달.
3. 커널의 Network Manager 가 네트워크 요청을 처리하고, 데이터를 수신함.
4. Memory Manager 가 데이터를 메모리에 저장하고, Processor Scheduler 가 적절한 CPU 시간을 할당하여 응용 프로그램이 원활하게 실행되도록 함.
5. 웹 브라우저는 응답을 받아 화면에 웹페이지를 표시함.

 

위 내용에서 커널 및 시스템 콜은 스터디때 더욱 깊게 알아보자.

끝!!

 

 

참고

https://cocoon1787.tistory.com/685

[OS] 운영체제란? (운영체제의 역할, 목적, 종류, 기능)

https://velog.io/@codemcd/%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9COS-1.-%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C%EB%9E%80

[운영체제(OS)] 1. 운영체제란?

https://jerryjerryjerry.tistory.com/171

[운영체제] 운영체제(OS)란?

https://coduking.tistory.com/entry/%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9COS%EB%9E%80-%EA%B0%9C%EB%85%90%EA%B3%BC-%EA%B5%AC%EC%A1%B0%EC%BB%A4%EB%84%90-%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9C%EC%BD%9C-%EB%93%B1

운영체제(OS)란? 개념과 구조(커널, 시스템콜 등)

https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=pst8627&logNo=221663921157

IT관련용어 [ OS ] 운영체제 란 무엇인가? (운영체제 종류와 특징)

https://m42-orion.tistory.com/126

[OS] 운영체제란?

https://velog.io/@dddooo9/%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C-%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9C%EB%9E%80-%EC%A0%95%EC%9D%98-%EC%97%AD%ED%95%A0-%EA%B5%AC%EC%A1%B0

[운영체제] 운영체제란? - 정의, 역할, 구조