[운영체제] 프로세스의 개념

초기 컴퓨터 시스템과 다중 프로그래밍

• 초기 컴퓨터 시스템
  • 프로그램을 한 번에 하나씩 실행
  • 실행 중인 프로그램이 모든 컴퓨터 자원을 독점
• 다중 프로그래밍 환경
  • 여러 프로그램을 메모리에 동시에 적재 후 병행 실행
  • 컴퓨터 효율성 크게 향상
  • 병행 실행 프로그램들은 자원 공유 필요
  • 자원 공유를 효과적으로 제어하기 위해 프로세스 개념 도입

 

 

프로세스의 정의와 기원

• '프로세스' 용어 기원
  • 1960년대 멀틱스$_{Multics}$ 운영체제에서 처음 사용
  • IBM 운영체제에서는 '작업$_{task}$’ 으로 불림
• 프로세스 정의
  • 실행 중인 프로그램
  • 비동기적$_{asynchronous}$ 행위
  • 실행 중인 프로시저
  • 실행 중인 프로시저의 제어 흐름
  • 운영체제에 존재하는 프로세스 제어 블록$_{PCB}$
  • 프로세서에 할당되어 실행 가능한 객체 (디스패치 가능한 대상)

 

 

실행 중인 프로그램으로서의 프로세스

• 일반적인 정의
  • '실행 중인 프로그램'
• 실행 중인 프로그램 의미
  • 디스크에 저장된 프로그램이 메모리에 적재
  • 운영체제의 제어를 받는 상태
• 프로세스 특성
  • 자신만의 메모리 영역(주소 공간) 보유
  • 프로그램 실행의 인스턴스
• 예시
  • 웹 브라우저 창 1개 열면 프로세스 1개 생성
  • 웹 브라우저 창 2개 열면 프로세스 2개 생성

 

 

프로세스의 자원 할당

• 필요한 자원
  • 프로세서 점유 시간
  • 메모리
  • 파일
  • 입출력 장치
• 자원 할당 시점
  • 프로세스 생성 시
  • 프로세스 실행 시
• 포함 요소
  • 현재 활동 상태 나타내는 프로그램 카운터
  • 프로세서의 현재 활동 (레지스터 내용)

 

 

프로그램과 프로세스의 차이

• 프로그램
  • 컴파일된 코드와 초기화된 전역 변수, 문자열 상수 등 정적 데이터 포함
  • 정적인 개체
• 프로세스
  • 메모리 구조 형성
  • 프로그램 카운터와 레지스터처럼 현재 사용 자원에 관한 정보 포함
  • 동적인 개체

 

 

프로세스의 메모리 구조

프로세스 메모리 구조 (출처: 운영체제 10판)

• 스택
  • 지역 변수 저장
  • 함수 호출 시 증가, 반환 시 감소
  • 스택 포인터와 힙 포인터가 만나면 메모리 소진 의미
• 힙
  • 코드 영역과 별도로 유지되는 동적 메모리 영역
  • 프로그램 실행 중 동적 메모리 할당 사용
• 데이터
  • 전역 변수와 정적 변수 저장
  • 실행 전에 초기화
• 코드
  • 실행 명령 포함 메모리 영역
  • 디스크에서 읽어 실행되는 컴파일된 프로그램 저장

 

 

사용자와 시스템 관점에서의 프로세스

• 사용자 관점
  • 주소 공간을 가지고 실행하는 프로그램
• 시스템 관점
  • 실행 중인 프로그램
  • 스케줄러가 디스크에 저장된 프로그램에 프로세서 할당
  • 장치나 메모리 자원 참조
  • 프로세스 간 교착 상태, 보호, 동기화 정보 교환

 

 

프로세스의 역할과 종류

• 역할에 따른 구분
  • 시스템(커널) 프로세스
    • 모든 시스템 메모리와 프로세서 명령에 접근할 수 있으며 프로세스 실행 순서를 제어하거나 사용자 및 커널 영역을 감시하고 사용자 프로세스를 생성하는 기능
  • 사용자 프로세스
    • 사용자 코드를 수행하는 프로세스
• 병행 수행 방법에 따른 구분
  • 독립 프로세스
    • 다른 프로세스에 영향을 주지 않거나 받지 않고 병행 수행하는 프로세스
  • 협력 프로세스
    • 다른 프로세스에 영향을 주거나 받으며 병행 수행하는 프로세스

 

 

References

product.kyobobook.co.kr

운영체제 | 구현회 - 교보문고

 

product.kyobobook.co.kr

운영체제 | Abraham Silberschatz - 교보문고