운영체제 레포트 - 임베디드 운영체제의 개념과 특징을 조사하여 서술하시오.

I. 서론

노트북은 프로그램이 조금 늦게 열려도 답답할 뿐 큰 사고가 나지는 않는다. 반면 자동차 제어 장치가 정해진 시점에 브레이크 관련 작업을 처리하지 못한다면 문제의 성격이 달라진다. 손목에 차는 작은 센서기기는 배터리와 메모리가 매우 작아서 노트북과 같은 방식으로 운영체제를 꾸리기 어렵다. 임베디드 운영체제는 이런 전용 기기의 조건에 맞춰 하드웨어 자원을 관리하고 여러 작업의 실행 순서를 조정하는 소프트웨어다. 크기가 작다는 점만으로 설명할 수 없고, 목적이 정해진 장치 안에서 시간, 메모리, 전력, 신뢰성을 얼마나 예측 가능하게 다루는지가 핵심이다.

II. 본론

1) 작은 기계 안에서 운영체제가 맡는 경계선

임베디드 시스템은 특정 기능을 수행하도록 기기 안에 들어간 컴퓨팅 시스템을 말한다. 전자레인지의 제어기, 차량의 각종 제어 장치, 공유기, 산업용 센서, 의료기기, 스마트 가전처럼 사용자가 컴퓨터라고 부르지 않는 제품에도 프로세서와 메모리가 들어간다. 이런 시스템에서 운영체제는 응용 프로그램과 하드웨어 사이를 정리한다. 중앙처리장치 시간을 어떤 작업에 줄지, 메모리를 어디에 배치할지, 장치 입력과 출력을 어떻게 전달할지, 여러 작업이 한 자원을 동시에 쓰려 할 때 어떤 순서로 처리할지 관리한다.

모든 임베디드 시스템에 운영체제가 꼭 필요한 것은 아니다. 기능이 아주 작고 실행 흐름이 고정된 장치는 초기화 뒤 하나의 반복 루프에서 센서를 읽고 출력을 내는 베어메탈 방식으로도 만들 수 있다. 예를 들어 버튼 상태를 읽어 LED를 켜고 끄는 정도라면 운영체제의 스케줄러와 태스크 관리 기능이 오히려 부담이 될 수 있다. 기능이 늘어나 센서 수집, 통신, 화면 표시, 오류 감시를 함께 처리해야 하면 상황이 달라진다. 각 기능을 독립된 작업으로 나누고 우선순위를 관리하는 운영체제가 개발과 유지보수에 도움을 준다.

임베디드 운영체제와 실시간 운영체제를 같은 말로 쓰는 경우가 많지만 둘은 완전히 같은 범주가 아니다. 임베디드 운영체제는 전용 장치에 맞춰 쓰이는 운영체제라는 범위가 더 넓다. 실시간 운영체제는 작업이 정해진 시간 안에 끝나도록 예측 가능한 응답을 제공하는 데 무게를 둔다. 많은 임베디드 기기가 시간 제한을 가지므로 실시간 운영체제를 쓰지만, 영상 재생기나 네트워크 장비처럼 풍부한 기능이 필요한 장치는 임베디드 리눅스 같은 범용 계열 운영체제를 조정해 쓰기도 한다. 따라서 임베디드라는 말은 사용 환경을, 실시간이라는 말은 시간 요구를 더 강하게 나타낸다고 보는 편이 정확하다.

운영체제가 제공하는 기본 단위 가운데 중요한 것이 태스크 또는 스레드다. 개발자는 통신 처리, 센서 읽기, 사용자 입력 같은 기능을 분리해 각 태스크로 만들 수 있다. 스케줄러는 실행 가능한 태스크 중 무엇을 프로세서에 올릴지 정한다. FreeRTOS 문서는 멀티태스킹 스케줄러, 메시지 큐, 세마포어, 태스크 알림, 여러 메모리 할당 방식 등을 핵심 기능으로 제시한다. 이런 기능이 있으면 기능별 코드를 나누고 태스크 사이의 통신 규칙을 명확하게 만들 수 있다.