혼공단 4주차 (2) 프로세스와 스레드 (책 챕터10, 유투브 26강~28강)

 

 

목차

Chapter 10. 프로세스와 스레드

10-1. 프로세스 개요

10-2. 프로세스 상태와 계층 구조

10-3. 스레드

+ 기본미션 & 선택미션

 

 

프로세스

• 실행 중인 프로그램
• Foreground process : 사용자가 볼 수 있는 공간에서 실행되는 프로세스
• Background process : 사용자와 직접 상호작용이 가능한 백그라운드 프로세스
• Daemon 혹은 Service : 사용자와 상호작용하지 않고 정해진 일만 수행하는 프로세스
• 모든 프로세스틑 실행을 위해 CPU 를 필요로 하지만 CPU 는 제한적임
• 한정된 시간 (Timer Interrupt) 만큼만 CPU 를 이용하고 다음 차례에게 양보함 #스케쥴링
• 운영체제는 빠르게 번갈아 수행되는 프로세스들을 관해야하 함

 

프로세스 제어 블록 (PCB, Process Control Block)

• 프로세스 관련 정보를 저장하는 자료 구조
• 프로세스를 생성할 때 커널 영역에 생성되고 종료 시 폐기
• 운영체제는 PCB 를 보고 프로세스를 일목요연하게 관리함

 

PCB 에 담기는 정보들

• 프로세스는 자신의 실행 차례가 오면 이전까지 사용한 프로세스 상태, CPU 스케줄링 정보, 메모리 정보, 사용한 파일과 입출력 장치 정보를 가짐. 
• Process ID, PID : 특정 프로세스를 식별하기 위해 부여하는 ID 값
• 레지스터 값 : 자신의 실행 차례가 오면 이전까지 사용한 레지스터 중간 값을 모두 복원하고 실행을 재개함
• 프로세스 상태 : 입출력 장치 사용 대기 상태,  CPU 사용 대기 상태, CPU 를 이용 중인 상태 등
• CPU 스케줄링 정보 : 언제 어떻게 얼마나 CPU 를 할당 받을지
• 메모리 정보 : 프로세스가 어느 주소에 저장되어 있는지에 대한 정보, 페이지 테이블 정보 (메모리 주소를 알 수 있는 정보)
• 사용한 파일과 입출력 장치 정보 : 할당된 장치나 사용 중인 파일의 정보

 

Context Swiching

Q. 한 프로세스에서 다른 프로세스로 실행 순서가 넘어가면?

 

기존에 실행되던 프로세스의 중간 정보 (Context) 를 백업하고 다시 실행할 때 복구해서 사용

• 프로그램 카운터 등 각종 레지스터 값, 메모리 정보, 열었던 파일, 사용한 입출력 장치 등
• 다음 차례가 왔을 때 실행을 재개하기 위한 정보

 

 

프로세스의 메모리 영역 (코드, 데이터, 힙, 스택 등)

코드 영역 (텍스트 영역)

• 실행할 수 있는 코드, 기계어로 이루어진 명령어 저장
• 데이터가 아닌 CPU가 실행할 명령어가 담기기에 쓰기가 금지된 영역 (read-only)
• 크기가 변하지 않아 정적 할당 영역이라고도 함

 

데이터 영역

• 잠깐 썼다가 없앨 데이터가 아닌 프로그램이 실행되는 동안 유지할 데이터 저장 (e.g. 전역 변수)
• 크기가 변하지 않아 정적 할당 영역이라고도 함

 

힙 역영

• 프로그램을 만드는 사용자인 프로그래머가 직접 할당할 수 있는 저장 공간
• 관련 내용 : Garbage Collection, Memory Leak, ...

 

스택 영역

• 데이터가 일시적으로 저장되는 공간
• 데이터 영역에 담기는 값과 달리 잠깐 쓰다가 말 값들이 저장 (e.g. 매개 변수, 지역 변수)

 

 

힙 영역과 스택 영역의 크기는 가변적이며 일반적으로 힙은 낮은 주소로부터, 스택은 높은 주소로부터 할당됨

 

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기본 미션

p.304, 확인 문제 1번 ) 다음은 프로세스 상태를 보여주는 프로세스 상태 다이어그램입니다. ① 부터 ⑤ 까지 올바른 상태를 적어 보세요.

 

① = 생성 상태

② = 준비 상태

③ = 실행 상태

④ = 종료 상태

⑤ = 대기 상태

 

선택 미션

Ch.11 (11-2) 준비 큐에 A, B, C, D 순으로 삽입 될 때 선입 선처리, 최단 작업 우선, 라운드 로빈, 우선순위 스케줄링에서 어떤 프로세스로 CPU를 할당 받는지 정리해보기

 

• 선입 선처리 (FCFS) - 준비 큐에 적재된 순서대로 CPU 할당
• 최단 작업 우선 (SJF) - CPU 사용 시간이 가장 짧은 프로세스부터 할당
• 라운드 로빈 (RR) - 정해진 타임슬라이스 만큼 프로세스들에게 CPU를 할당
• 우선순위 스케줄링 : 프로세스의 우선순위 별로 순차적으로 할당