운영체제(OS)

프로세스 알아보기 (메모리 구조, 상태 전이)

yoongrammer 2021. 1. 22. 10:12
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목차

    프로세스 알아보기 (메모리 구조, 상태 전이)

    프로그램 (Program)

    프로그램은 작업을 수행하기 위해 컴퓨터에 제공되는 일련의 명령어들의 모음입니다.

    프로그램은 보조기억장치(디스크)에 저장되어 있고 엑셀, 메모장 같은 실행파일일 수 있으며 컴파일된 결과물뿐만 아니라, 프로그래머가 작성한 소스코드까지도 포함됩니다.

     

    다음은 C 언어로 작성된 간단한 프로그램입니다.

    void main() {
  printf("Hello\n");
}

    프로세스 (Process)

    프로세스는 실행 중에 있는 프로그램을 의미하며, 작업(Job) 또는 태스크(Task)라고도 합니다.

    프로그램이 메모리에 적재(Load)되는 순간 프로세스가 됩니다.

    프로세서(Processor)

    프로세스가 동작될 수 있도록 하는 하드웨어(=CPU)입니다.

    - 동작: 프로그램의 자원들이 메모리에 올라오고, 실행되어야 할 코드의 메모리 주소를 CPU의 레지스터로 올리는 것

    Processor, Process, Program

    프로세스 메모리 구조

    프로세스 메모리 구조는 스택, 힙, 데이터 및 텍스트 4개의 섹션으로 나눌 수 있습니다.

    데이터는 초기화되지 않은 데이터(bss)와 초기화된 데이터로 나뉩니다.

    Stack

    • 임시 데이터가 저장되는 곳입니다. 예) 지역변수, 매개변수
    • 컴파일 타임에 크기가 결정되기 때문에 무한히 할당할 수 없고 stack 영역을 초과하면 stack overflow 에러가 발생합니다.

    Heap

    • 동적으로 할당되는 데이터가 저장되는 곳으로 런타임에 크기가 결정됩니다. 예) malloc

    Data

    • Uninitialized data (bss) - 초기화되지 않은 변수(전역 변수, static 변수)가 저장되는 곳입니다.
    • Initialized data - 초기화된 변수(전역변수, static 변수)가 저장되는 곳입니다.

    Text(Code)

    • 프로그램의 코드가 저장되는 곳입니다.
    • 컴파일 타임에 결정되고 중간에 코드를 바꿀 수 없게 Read-Only 로 지정돼 있습니다.
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    프로세스 상태

    프로세스는 실행되면서 아래의 5가지 상태 변화를 겪습니다.

    • New: 프로세스를 생성하기 위해 프로그램이 보조기억장치에 있는 상태입니다.
    • Ready: 프로그램이 메인 메모리에 적재되어 프로세스가 된 상태입니다. CPU에 의해 실행되를 기다리고 있는 상태이며 준비 상태에 있는 프로세스들은 큐에서 대기하고 있습니다.
    • Running: CPU가 해당 프로세스를 실행한 상태입니다.
    • Waiting (or Block): 프로세스가 입출력완료, 시그널 수신 등 어떤 사건(event)을 기다리고 있는 상태를 말합니다.
    • Terminated: 프로세스가 완전히 종료된 상태입니다.

    프로세스 상태 전이

    프로세스의 상태 전이 과정은 다음과 같습니다.

    1. Dispatch (ready -> running)
      • 여러 프로세스들 중 한 프로세스를 선정하여 CPU에 할당하는 과정입니다.
    2. Interrupt (running -> ready)
      • 할당된 CPU 시간이 지나면 Timeout Interrupt 가 발생하여 CPU를 다른 프로세스에게 양도하고 자신은 ready 상태로 전이되는 과정입니다.
    3. Block (running -> waiting)
      • I/O 등의 자원 요청 후 즉시 할당받을 수 없어, 할당받을 때까지 기다리기 위해 running에서 waiting 상태로 전이되는 과정입니다.
      • I/O 처리는 CPU가 아닌 I/O 프로세스가 담당하기 때문에 block이 발생합니다.
    4. Wakeup (waiting -> ready)
      • 필요한 자원이 할당되면 프로세스는 waiting에서 ready 상태로 전이되는 과정입니다.

     

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