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프로세스
- 프로세스(Process) : 프로세서(처리기, CPU)에 의해 처리되는 프로그램, 각종 자원을 요구
- 정의
- 실행중인 프로그램, PCB를 가진 프로그램, 실기억 장치에 저장된 프로그램
- 프로세서가 할당되는 실체, 프로시저가 활동중인 것
- 비동기적 행위를 일으키는 주체, 지정된 결과를 얻기 위한 일련의 계통적 동작
- 목적 또는 결과에 따라 발생되는 사건들의 과정
- 프로세서가 할당하는 개체로서 디스패치가 가능한 단위
PCB(Process Control Block)
- PCB : 프로세스에 대한 중요 정보 저장. 프로세스 생성 시 PCB가 생성되고, 프로세스 완료 시 제거
- PCB에 저장된 정보 :
- 프로세스 현재 상태
- 포인터(부모 프로세스, 자식 프로세스, 프로세스 위치 메모리, 할당 자원)
- 프로세스 고유 식별자
- 스케줄링 및 프로세스 우선순위
- CPU 레지스터 정보
- 주기억장치 관리 정보
- 입출력 상태 정보
- 계정 정보
스레드 / 프로세스 상태 전이
스레드(Thread)
- 프로세스 병행성 증대를 위한 매커니즘. 시스템의 여러 자원을 할당받아 실행하는 프로그램 단위
- 독립 스케줄 최소단위. 동일 프로세스 환경에서 독립적 다중 수행이 가능
- 하나의 프로세스에 하나의 스레드가 존재하면 단일 스레드, 하나 이상의스레드가 존재하면 다중 스레드라 함
- 프로세스의 일부 특성을 가지므로 경량(Light Weight) 프로세스 라고도 함
- 스레드의 분류
| 사용자 수준의 스레드 |
- 사용자의 라이브러리를 사용하여 스레드 운용 - 속도는 빠르나 구현이 어려움 |
| 커널 수준의 스레드 |
- 운영체제 커널에 의해 스레드 운용 - 구현은 쉽지만 속도가 느림 |
- 스레드 사용 장점
- 병행성 증진
- 하드웨어, 운영체제의 성능과 처리율 향상
- 프로그램 응답 시간(Response Time)을 단축
- 기억장소 및 자원 낭비 감소
- 공통 접근 기억장치로 효율적 통신
프로세스의 주요 상태
| 준비(Ready) | 프로세서 할당을 기다리는 상태 |
| 실행(Run) | - 프로세서를 할당받아 실행하는 상태 - 프로세스에 주어진 프로세스 할당 시간이 종료(Time Run Out)되면 프로세스는 준비 상태로 전이 - 실행중 프로세스에 입출력(I/O) 처리가 필요하면 프로세스는 대기 상태로 전이 |
| 대기(Wait), 보류, 블록(Block) |
입출력 요구 발생으로 실행중 프로세스가 입출력의 완료까지 대기하는 상태 |
프로세스 상태 전이 관련 용어
| Dispatch | 준비 상태로 대기하는 프로세스가 프로세서를 할당받아 실행 상태로 전이 |
| Wake-Up | 입출력 작업이 완료로 프로세스가 대기 상태에서 준비 상태로 전이 |
스케줄링 / 문맥 교환
- 스케줄링 정의 : 시스템 여러 자원을 해당 프로세스에 할당
- 스케줄링 목적 :
- 공정성, 처리율 증가
- CPU이용률 증가
- 우선순위 제도
- 오버헤드 최소화
- 응답 시간 최소화
- 반환 시간 최소화
- 대기 시간 최소화
- 균형 있는 자원 사용
- 무한 연기 회피 - 문맥 교환(Context Switching) : 다른 프로세스로 CPU 할당시 프로세스의 상태 정보를 저장하고 설정 후 CPU할 당으로 실행하는 작업. Overhead의 발생 요인 중 하나
프로세서 스케줄링의 종류
| 비선점 (Non-Preemptive) 스케줄링 |
- 할당된 CPU를 다른 프로세스가 강제로 빼앗아 쓸 수 없음 - CPU 할당시 프로세스 완료까지 CPU를 사용 - 모든 프로세스에 대한 요구 공정히 처리 가능 - 일괄 처리 방식에 적합 - 응답 시간 예측 용이 - 종류 : FCFS(FIFO), SJF, 우선순위, HRN, 기한부 등 |
| 선점 (Preemptive) 스케줄링 |
- 우선순위가 높은 다른 프로세스가 CPU를 강제로 빼앗아 사용할 수 있음 - 우선순위가 높은 프로세스를 빠르게 처리 - 빠른 응답시간 요구의 대화식 시분할 시스템에 사용 - 선점으로 오버헤드 다수 초래 - 선점을 위한 인터럽트용 타이머 클럭(Clock)이 필요 - 종류 : SRT, 선점 우선순위, RR(Round Robin), 다단계 큐, 다단계 피드백 큐 등 알고리즘 |
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