⭐️⭐️⭐️[프로세스와 스레드] 프로세스 개요

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프로세스

• 실행 중인 프로그램을 말한다. 보조기억장치에 저장된 프로그램을 메모리에 적재하고 실행하는 순간 그 프로그램은 프로세스가 된다.

포그라운드 프로세스

• 사용자가 보는 앞에서 실행되는 프로세스

  백그라운드 프로세스

• 사용자가 보지 못하는 뒤에서 실행되는 프로세스
• 사용자와 직접 상호작용할 수 있는 프로세스도 있고, 사용자와 상호작용하지 않고 묵묵히 정해진 일만 수행하는 프로세스도 있다.
  • 후자의 프로세스를 유닉스 운영체제에서는 데몬, 윈도우 운영체제에서는 서비스라고 부른다.

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프로세스 제어 블록(PCB)

• 운영체제는 PCB를 이용하여 빠르게 번갈아 수행되는 프로세스의 실행 순서를 관리하고, 프로세스에 CPU를 비롯한 자원을 배분한다.
• 프로세스와 관련된 정보를 저장하는 자료구조이다. 즉, 특정 프로세스를 식별하기 위해 꼭 필요한 정보들이 저장된다. 마치 상품에 달린 태그와도 같다.
• 커널 영역에 생성된다.
• 프로세스 생성 시에 만들어지고 실행이 끝나면 폐기된다.

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PCB에 담기는 정보 6️⃣

• 운영체제마다 차이가 있지만 대표적인 정보는 6가지가 있다.

1. 프로세스 ID(PID)

• 특정 프로세스를 식별하기 위해 부여하는 고유한 번호이다.
• 같은 일을 수행하는 프로그램이더라도 2번 실행하면 PID가 다른 2개의 프로세스가 생성된다.

  2. 프로세스 상태

• 현재 프로세스의 상태를 저장한다.

  3. 레지스터 값

• 자신의 실행 차례가 돌아오면 이전까지 사용했던 레지스터의 중간값들을 모두 복원한다.

  4. CPU 스케줄링 정보

• 프로세스가 언제, 어떤 순서로 CPU를 할당받을지에 대한 정보가 기록된다.

  5. 메모리 관리 정보

• 메모리 주소를 알 수 있는 정보가 담긴다.
• 프로세스마다 메모리에 저장된 위치가 다르기 때문에 어느 주소에 저장되어 있는지에 대한 정보가 있어야 한다.
• 베이스 레지스터, 한계 레지스터, 페이지 테이블 정보들이 담긴다.

  6. 사용한 파일과 입출력장치 목록

• 프로세스가 실행 과정에서 특정 입출력장치나 파일을 사용하면 PCB에 해당 내용이 명시된다.

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문맥 교환

• 기존 프로세스의 문맥을 PCB에 백업하고, 문맥을 PCB로부터 복구하여 새로운 프로세스를 실행하는 것이다.
• 문맥 교환을 너무 자주 하면 오버헤드가 발생할 수 있기 때문에 문맥 교환이 자주 일어난다고 해서 반드시 좋은 건 아니다.
• 문맥: 중간 정보, 즉 하나의 프로세스 수행을 재개하기 위해 기억해야 할 정보이다.
  • PCB에 기록되는 정보들을 문맥이라고 봐도 무방하다.

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⭐️⭐️⭐️ 프로세스의 메모리 영역 4️⃣

• 프로세스는 사용자 영역에 크게 4가지의 영역으로 나뉘어 저장된다.

1. 코드 영역(= 텍스트 영역)

• 실행할 수 있는 코드, 즉 기계어로 이루어진 명령어가 저장된다.
• 읽기 전용 공간이다.
• 크기가 고정된 정적 할당 영역이다.

  2. 데이터 영역

• 프로그램이 실행되는 동안 유지할 데이터가 저장된다.
• ex. 전역 변수
• 크기가 고정된 정적 할당 영역이다.

  3. 힙 영역

• 프로그래머가 직접 할당할 수 있는 저장 공간이다.
• 힙 영역에 메모리 공간을 할당했다면 언젠가는 해당 공간을 반환해야 한다.
  • 메모리 누수: 반환하지 않으면 할당한 공간은 메모리에 계속 남아 메모리 낭비를 초래한다.
• 크기가 변할 수 있는 동적 할당 영역이다.
• 일반적으로 메모리의 낮은 주소에서 높은 주소로 할당된다.

  4. 스택 영역

• 데이터를 일시적으로 저장하는 공간이다.
• ex. 매개변수, 지역 변수
• 크기가 변할 수 있는 동적 할당 영역이다.
• 일반적으로 메모리의 높은 주소에서 낮은 주소로 할당된다. 그래야만 힙 영역과 스택 영역에 데이터가 쌓여도 새롭게 할당되는 주소가 겹치지 않기 때문이다.