문제: 프로세스 주소 공간의 영역과 역할에 대해 설명하시오.
답안:
프로세스 주소 공간(Process Address Space)은 프로세스가 실행되면서 필요한 메모리 자원을 논리적으로 구성한 공간입니다. 운영체제는 각 프로세스가 독립적인 주소 공간을 가지도록 하여 프로세스 간의 간섭을 방지하고 보안을 강화합니다. 프로세스 주소 공간은 크게 4개의 주요 영역으로 나눌 수 있으며, 각 영역은 고유의 역할과 목적을 가지고 있습니다.
- 코드 영역(Code Segment)
개념
코드 영역은 프로세스의 실행 코드가 위치하는 메모리 영역입니다. 컴파일된 프로그램의 명령어가 저장되며, 실행 시 변경되지 않는 특성을 가집니다.
역할
주로 CPU가 실행할 명령어를 포함하며, 읽기 전용(Write-Protected)으로 설정됩니다. 이는 의도치 않은 코드 변경을 방지하기 위함입니다. 이 영역은 다수의 프로세스에서 공유될 수 있으므로 메모리 자원을 효율적으로 사용하게 됩니다.
- 데이터 영역(Data Segment)
개념
데이터 영역은 프로그램이 실행 중 사용하는 전역 변수(Global Variables)와 정적 변수(Static Variables)가 위치하는 영역입니다.
역할
전역 변수와 정적 변수는 프로그램 실행 동안 지속되어야 하므로 데이터 영역에 위치하여 프로그램 전체에서 참조할 수 있도록 합니다. 이 영역은 코드와 달리 수정이 가능하며, 실행 중에 필요에 따라 값을 변경할 수 있습니다.
- 힙 영역(Heap Segment)
개념
힙 영역은 런타임에 동적으로 할당되는 메모리가 위치하는 공간입니다. 힙은 프로그램의 실행 중 메모리 요구에 따라 확장 또는 축소될 수 있는 가변적 영역입니다.
역할
사용자가 필요에 따라 메모리를 할당하고 해제할 수 있도록 지원합니다. 예를 들어, malloc(C언어)이나 new(C++언어) 같은 메모리 할당 함수를 사용하여 동적으로 생성되는 객체가 힙에 저장됩니다. 힙 영역은 메모리 누수(memory leak)가 발생할 수 있는 가능성이 있어 적절한 관리가 필요합니다.
- 스택 영역(Stack Segment)
개념
스택 영역은 함수 호출과 관련된 임시 데이터가 저장되는 공간입니다. 예를 들어, 함수의 매개변수(Parameter), 지역 변수(Local Variable), 반환 주소(Return Address) 등이 스택에 저장됩니다.
역할
스택은 함수가 호출될 때마다 할당되었다가, 함수가 종료되면 자동으로 해제됩니다. 후입선출(LIFO, Last-In-First-Out) 방식으로 동작하여, 가장 최근에 호출된 함수가 가장 먼저 종료됩니다. 스택 오버플로우(Stack Overflow)가 발생할 수 있으므로 스택 사용에 주의가 필요합니다.
요약
프로세스 주소 공간은 다음과 같은 4개의 주요 영역으로 구성됩니다.
• 코드 영역: 실행 코드가 저장되며, 읽기 전용으로 설정되어 프로세스 간에 공유될 수 있음.
• 데이터 영역: 전역 및 정적 변수가 저장되어 프로그램 실행 중 수정 가능.
• 힙 영역: 동적 메모리 할당에 사용되는 가변적 영역.
• 스택 영역: 함수 호출 시 임시 데이터를 저장하며 LIFO 방식으로 동작.이 각 영역은 프로세스의 실행을 지원하고 메모리 자원을 효율적으로 활용하는 역할을 하며, 운영체제에 의해 보호 및 관리됩니다.
