> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://minhee0327.gitbook.io/mini-til/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://minhee0327.gitbook.io/mini-til/computer-science/operatingsystem/03_.md). # 03. 운영체제 구조 * 응용프로그램 <=> 운영체제 <=> 하드웨어(시스템 리소스)관계 * 도서관으로 비유 * 시민: 응용프로그램 * 도서관: 운영체제 * 책: 하드웨어 * 운영체제 역할 * 시민은 원하는 책(자원)을 요청 * 도서관은 적절한 책(자원)을 시민에게 빌려줌 * 기한이 다 되면 도서관이 해당 책(자원)을 회수함 * 관계 * 운영체제는 응용프로그램이 요청하는 메모리를 허가 및 분배 * 운영체제는 응용프로그램이 요청하는 CPU 시간 제공 * 운영체제는 응용프로그램이 요청하는 I/O Device 사용을 허가/제어 * 사용자 , 응용프로그램, 운영체제, 컴퓨터 하드웨어와 관계 * 운영체제는 사용자 인터페이스 제공 * **쉘(Shell)** * 사용자가 운영체제 기능과 서비스를 조작할 수 있도록 인터페이스 제공하는 프로그램 * CLI와 GUI 환경 두 종류로 분류 * 운영체제는 응용 프로그램을 위해서도 인터페이스를 제공 * API (Application Programming Interface) * 함수로 제공 * open() * 보통은 라이브러리(library) 형태로 제공 * C library * **시스템콜** * 시스템 콜 또는 시스템 호출 인터페이스 * 운영체제가 운영체제 각 기능을 사용할 수 있도록 시스템 콜이라는 명령 또는 함수 제공 * API 내부에서는 시스템콜을 호출하는 형태로 만들어지는 경우가 대부분 > API: 각 언어별 운영체제 기능 호출 인터페이스 함수(각 언어별 인터페이스)\ > 시스템 콜: 운영체제 기능을 호출하는 함수 * 운영체제를 만든다면 * 운영체제 개발(kernel) * 시스템콜 * API(library)개발 * Shell 프로그램 개발 * 응용프로그램 개발 * 정리 * 운영체제는 응용프로그램과 HD을 관리한다. * 사용자 인터페이스를 제공하기 위해 Shell을 제공한다. * 응용 프로그램이 운영체제 기능을 요청하기 위해, 시스템 콜을 제공한다. * 보통 시스템 콜을 직접사용하기보다는, 해당 시스템 콜을 사용해서 만든 각 언어별 라이브러리(API)를 사용한다. * CPU Protection Rings * CPU도 권한 모드라는 것을 가지고 있다. * **사용자 모드 (user mode)** * 응용프로그램이 사용 * **커널 모드(kernel mode)** * 특권 명령어 실행과 원하는 작업 수행을 위한 자원 접근을 가능케 하는 모드 * OS가 사용 * intel CPU 기준으로 설명(back단) * Ring 3, Level 3: User mode * Ring 0, Level 0: Kernel mode > 쉬어가기\ > Kernel : (견과류, 씨앗의)알맹이, 핵심\ > Shell : 껍데기 * 시스템 콜은 커널 모드로 실행 * 커널 모드에서만 실행 가능한 기능들이 있음 * 커널 모드로 실행하려면, **반드시 시스템 콜을 사용 해야 함**(거쳐야함) * 시스템 콜은 운영체제 제공 * 사용자 모드와 커널 모드 * 함부로 응용프로그램이 전체 컴퓨터 프로그램을 헤치지 못함 * 마치 주민등록 등본은 꼭 동사무소 또는 민원 24시에서 특별한 신청서 써야 발급 되는 원리 * 동사무소 직원분들은 **특별한 권한**을 가지고, 주빈등록등본 출력 명령을 실행 * 정리 * 운영체제는 시스템 콜 제공 * 프로그래밍 언어 별로 운영체제 기능을 활용하기 위해 시스템 콜을 기반으로 API제공 * 응용프로그램은 운영체제 기능 필요 시, 해당 API를 사용해서 프로그램 작성 * 응용프로그램이 실행 되서 운영체제 기능이 필요한 API를 호출하면 시스템 콜이 호출 되서, 커널 모드로 변경되어 OS 내부에서 해당 명령이 실행되고 다시 응용프로그램으로 돌아간다.