03. Process (1/3)

1. Process: 실행 중인 프로그램

가. 프로세스의 문맥(Context) - 특정한 시점을 놓고 봤을 때, 어느 것을 수행하는 지

1) CPU 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥: 레지스터가 어떤 값을 가지고 있고 PC가 어디인지

가) Program Counter

나) 각종 register

2) 프로세스의 주소 공간: 어떤 영역에 있는가

가) code

나) data

다) stack

3) 프로세스 관련 커널 자료 구조

가) PCB(Process Control Block): 프로세스가 시작할 때마다 프로그램의 상태를 알려주는 자료구조

나) Kernel stack: 프로세스가 운영체제의 커널의 함수를 수행하는 공간 (유저 프로그램의 스택과 유사)

2. 프로세스의 상태

가. Running: CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태

나. Ready: CPU를 기다리는 상태 (메모리 등 다른 조건을 모두 만족하고 -> CPU만 얻으면 될 때)

다. Blocked(Wait, Sleep): I/O 등을 수행해서 기다려야할 때 (디스크에서 file 읽는 것처럼)

1) CPU를 주어도 당장 instruction을 수행할 수 없는 상태

2) Process 자신이 요청한 event가 즉시 만족되지 않아 이를 기다리는 상태

라. New: 프로세스 생성 중

마. Terminated: 수행이 끝난 상태

-> New와 Terminated는 경우에 따라서 포함, 필수는 아님.

I/O 등 수행하면 wait (I/O 순서를 기다리는 blocked들의 큐)상태로,

시간이 만료되면 ready (CPU순서를 기다리는 ready 큐에 있음)상태로

3. PCB: 운영체제가 각 프로세스를 관리하기 위해 프로세스당 유지하는 정보

가. OS 관리상 사용하는 정보: 프로세스 id, 상태, 스케쥴링 정보, 우선순위

나. CPU 수행 관련 하드웨어 값: PC, 레지스터

다. 메모리관련: code, data, stack의 위치정보

라. 파일 관련: open file descriptors

4. 문맥교환(context switch): CPU가 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정

가. CPU를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB에 저장

나. CPU를 새롭게 얻는 프로세스의 상태를 PCB에서 읽음

-> System call이나 interrupt 발생한다고 무조건 일어나는 것이 아님

(안 일어나는 경우에도 PCB에 저장은 하지만 그 부담이 다름)

5. 스케줄링하기 위한 큐

가. Job queue: 현재 시스템 내에 있는 모든 프로세스의 집합 (ready, device 둘 다 포함)

나. Ready queue: 현재 메모리에 있으면서 CPU를 기다리는 프로세스의 집합

다. device queue: I/O device의 처리를 기다리는 프로세스의 집합

6. 스케줄러(Scheduler)

가. Long-term scheduler(장기 or job 스케줄러): 메모리에 어떤 프로세스를 줄 지 결정(어떤 것을 ready 큐에 보낼 지)

-> time sharing ststem에서는 보통 장기 스케줄러가 없고, 무조건 ready 상태로 됨(바로 메모리에 올라감)

나. Short-term scheduler(단기 or CPU 스케줄러): 짧은 시간 단위로 스케줄이 일어남(어떤 프로세스에게 다음 CPU를 줄 지 결정)

다. Medium-tern scheduler(중기 or Swapper): 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 메모리를 뺏는 것

-> 장기 스케줄러가 없는 경우에, 메모리 공간을 효율적으로 하기 위해 존재

-> 중기 스케줄러 도입 후 프로세스의 상태에 Suspended가 추가 됨 -> 외부에서 정지시킨 상태

*Blocked: 자신이 요청한 event가 완료되면 Ready

*Suspended: 외부에서 Resume해 주어야 Active