[운영체제] 운영체제의 구조 (커널, 인터페이스, 시스템 호출, 디바이스 드라이버)

💡 커널과 인터페이스

 

운영체제는 커널과 인터페이스로 이루어져있습니다.

 

컴퓨터 시스템의 구조

 

커널(kernel)은 운영체제의 핵심적인 기능인 프로세스 관리, 메모리 관리, 저장장치 관리 등을 담당하는 역할을 합니다. 이는 자동차의 엔진에 비유할 수 있습니다.

 

자동차가 움직이기 위해서는 엔진뿐만 아니라 운전자가 조작할 수 있는 핸들과 브레이크도 필요합니다. 또한 현재 속도, 기어의 상태, 엔진 온도 등을 알려주는 계기판도 필요합니다. 이러한 부분을 자동차의 인터페이스라고 합니다. 운영체제에도 인터페이스가 있으며, 이는 사용자의 명령을 커널로 전달하고 실행 결과를 사용자에게 알려주는 역할을 합니다.

 

 

💡 시스템 호출과 디바이스 드라이버

 

시스템 호출(System Call)은 커널이 자신을 보호하기 위해 만든 인터페이스입니다. 커널은 사용자나 응용 프로그램으로부터 컴퓨터 자원을 보호하기 위해 직접적인 접근을 차단합니다. 이로 인해 자원을 이용하려면 시스템 호출이라는 인터페이스를 통해 접근해야 합니다.

 

시스템 호출에 대한 주요 내용은 다음과 같습니다.

 

• 시스템 호출은 운영체제 커널이 제공하는 시스템 자원의 사용과 연관된 함수입니다.

• 응용 프로그램이 하드웨어 자원에 접근하거나 운영체제가 제공하는 서비스를 이용하려 할 때, 시스템 호출을 사용해야 합니다.

• 운영체제는 커널이 제공하는 서비스를 시스템 호출을 통해서만 제한하여, 다른 방법으로 커널 영역에 접근하지 못하게 막아 컴퓨터 자원을 보호합니다.

• 시스템 호출은 커널이 제공하는 서비스를 이용하기 위한 인터페이스이며, 사용자가 자발적으로 커널 영역으로 진입하는 유일한 수단입니다.

 

응용 프로그램과 커널 간의 인터페이스가 시스템 호출(System Call)이라면, 커널과 하드웨어 간의 인터페이스는 드라이버(Driver)가 담당합니다. 컴퓨터 하드웨어의 다양한 종류로 인해 커널이 모든 하드웨어에 대한 인터페이스를 개발하기 어려운데, 이를 위해 하드웨어 제작자들이 관련 소프트웨어인 디바이스 드라이버를 개발하는 것이 일반적입니다. 하드웨어 제작자는 각 하드웨어의 특성을 가장 잘 이해하고 있으므로, 그들이 소프트웨어를 개발하는 것이 더 효율적입니다. 이에 따라 커널은 입출력과 같은 기본적인 부분을 제작하고, 하드웨어의 특성을 고려한 디바이스 드라이버는 커널이 실행될 때 함께 실행되도록 구성됩니다.

 

 

💡 커널의 역할

 

운영체제의 핵심 기능을 모아놓은 커널이 주로 하는 일은 다음과 같습니다.

 

• 프로세스 관리: 프로세스에 CPU 를 배분하고 필요한 제반 환경을 제공합니다.

• 메모리 관리: 프로세스에 작업 공간을 배치하고 실제 메모리보다 큰 가상공간을 제공합니다.

• 파일 시스템 관리: 데이터를 저장하고 접근할 수 있는 인터페이스를 제공합니다.

• 입출력 관리: 필요한 입력과 출력 서비스를 제공합니다.

• 프로세스 간 통신 관리: 공동 작업을 위한 각 프로세스 간 환경을 지원합니다.

 

 

💡 참고

 

쉽게 배우는 운영체제 - 조성호