OS : 프로세스

TechN0·2025년 1월 25일

개발 새발 고양이발

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운영체제 아주 쉬운 세 가지 이야기

프로세스: 실행 중인 프로그램
프로그램: 디스크상 존재, 실행을 위한 명령어와 정적 데이터의 묶음
시분할:
- 하나의 프로세스를 샐행
- 얼마후 중단하고 다른 프로세스 실행
- 이 작업을 반복하며 하나(또는 소수)의 CPU로 여러개의 가상 CPU가 있는듯한 환상을 만들어냄
- 스케줄링 정책에 의해 뭘 실행할지 결정 됨

프로세스: 아시겠지만 역시나 실행중인 프로그램

프로세스 구성요소를 이해하려면 하드웨어 상태를 이해해야 함

프로그램이 실행되는 동안 하드웨어 상태 읽기 / 갱신 가능

중요한 하드웨어 구성요소

메모리(주소 공간)
- 명령어는 메모리에 저장
- 실행프로그램이 읽고 쓰는 데이터 도 메모리에 저장
레지스터
- 프로그램카운터(PC, 명령어 포인터IP): 프로그램의 어느 명령어가 실행중인지 알려줌
- 스택포인터와 프레임 포인터: 함수의 변수와 리턴 주소를 저장하는 스택 관리

OS가 반드시 API로 제공 해야 하는 몇몇 기능들

프로그램 실행을 위해 OS가 하는 첫 작업은

프로그램 코드와 정적 데이터(스테틱 데이터, 초기값을 가지는 변수 등)를 메모리, 프로세스의 주소 공간에 탑재(load)

코드, 정적 데이터 메모리 탑재 후 OS가 하는 일

특정 크기 메모리 공간이 프로그램에 스택 용도로 할당
- C는 지역변수, 함수 인자, 리턴 주소등을 저장할 때 스택 사용
- argc, argv 벡터를 사용해 스택 초기화
힙을 위한 메모리 영역 할당
- C는 동적 할당된 데이터 저장을 위해 힙 사용
- malloc으로 공간 요청, free로 반환
- 연결 리스트, 해시 테이블, 트리 등 가변적 자료구조를 위해 사용
입출력 관계된 초기화 작업 수행
- Unix에서 각 프로세스는 표준 입력(STDIN), 표준 출력(STDOUT), 표준 에러(STDERR) 장치에 해당하는 파일 디스크립터를 갖음
CPU를 새로 생성된 프로세스에 넘기고 프로그램 실행

실행: 프로세스가 프로세서에서 실행중(명령어를 실행중)

준비: 프로세스 실행 준비는 되었지만 OS가 다른 프로세스 실행중 등의 이유로 대기중

대기: 프로세스가 다른 사건을 기다리는 동안 프로세스의 수행을 중단시키는 연산(디스크 입출력 요청 등)

OS도 일종의 프로그램

다른 프로그램 처럼 다양한 정보를 유지하기위해 자료구조 갖고있음

프로세스 리스트: 프로세스 상태 파악하기 위한 리스트
- 준비 상태 프로세스를 위함
- 실행중인 프로세스를 명시하기 위한 부가적 자료구조도 유지
레지스터 문맥: 프로세스 중단 시 해당 프로세스의 레지스터 값 저장
- 이 레지스터 값을 복원해 OS는 프로세스 실행 재개(문맥교환)