[운영체제] 프로세스의 상태 변화, 프로세스 제어 블록 (PCB)

프로세스의 상태 변화와 상태 정보

• 운영체제는 프로세스의 실행을 제어하고 프로세스는 실행 중에 상태가 변함
• 따라서 운영체제는 프로세스 제어에 필요한 상태를 점검하고 관리해야 함
• 프로세스의 상태 정보를 저장하는 프로세스 제어 블록$_{PCB}$에 대해 소개

 

 

프로세스의 상태 변화

• 프로세스 상태 구분
  • 실행 상태
  • 비실행 상태
• 프로세스 생성과 초기화
  • 운영체제가 프로세스를 생성하면 비실행 상태로 초기화되어 실행을 기다림
  • 실행 중인 프로세스를 종료하거나 인터럽트 발생 시, 비실행 상태 프로세스 중 하나를 선택하여 실행 상태로 전환 (디스패치)
• 상태 세분화
  • 준비 상태
  • 실행 상태
  • 대기(보류) 상태
• 상태 변화 관리
  • 작업 스케줄러와 프로세스 스케줄러를 이용하여 관리
  • 작업 스케줄러: 스풀러에 저장된 작업 중 실행할 작업을 선정하여 준비 리스트에 삽입
  • 프로세스 스케줄러: 선정된 작업의 상태를 변화시켜 프로세스의 생성부터 종료까지 과정 수행
• 상태 변화 과정
  • 준비 → 실행: 디스패치$_{dispatch}$
  • 실행 → 준비: 타임아웃$_{timeout}$ 발생
  • 실행 → 대기: 입출력 명령 또는 새로운 자원 요청 시
  • 대기 → 준비: 대기 원인 제거 시, 웨이크업$_{wakeup}$ 발생

 

 

프로세스 제어 블록

• 정의
  • 운영체제가 프로세스를 제어할 때 필요한 상태 정보를 저장하는 데이터 블록 또는 레코드
  • 특정 프로세스와 관련된 여러 정보를 포함하고 있음
• 생성과 삭제
  • 프로세스 생성 시, 메모리에 프로세스 제어 블록 생성
  • 프로세스 실행 종료 시, 해당 프로세스 제어 블록 삭제
• 포함 정보
  • 프로세스 상태$_{process \space state}$
    • new, ready, running, waiting, terminated
  • 프로그램 카운터$_{program \space counter}$
    • 해당 프로세스가 실행할 다음 명령어의 주소를 나타냄
  • CPU 레지스터$_{registers}$
    • 레지스터의 수와 종류는 컴퓨터 아키텍처에 따라 다르며 누산기, 인덱스 레지스터, 스택 포인터, 범용 레지스터 및 조건 코드 정보를 포함함
    • 인터럽트 발생 시 저장되어야 하고 프로세스가 재실행될 때 올바르게 이어서 실행될 수 있도록 함
  • CPU 스케줄링 정보
    • 프로세스 우선순위, 스케줄링 큐에 대한 포인터 및 기타 스케줄링 매개변수가 포함됨
  • 계정 정보
    • 사용된 CPU 시간 및 실제 시간, 시간 제한, 계정 번호, 작업 또는 프로세스 번호 등이 포함됨
  • 입출력 상태 정보
    • 프로세스에 할당된 입출력 장치 목록, 열린 파일 목록 등이 포함됨

 

 

프로세스의 문맥 교환

• 정의
  • 인터럽트나 시스템 호출 등으로 실행 중인 프로세스의 제어를 다른 프로세스로 넘겨 실행 상태가 되도록 하는 것
• 과정
  • 프로세스 문맥 교환이 일어나면 프로세서의 레지스터에 있던 내용을 나중에 사용할 수 있도록 저장
  • 프로그램 카운터와 레지스터 내용을 저장하여 재실행 시 원래 상태로 복귀 가능하게 함
• 프로세스 $P_0$과 $P_1$ 간의 프로세스 문맥 교환

 

 

References

product.kyobobook.co.kr

운영체제 | 구현회 - 교보문고

 

product.kyobobook.co.kr

운영체제 | Abraham Silberschatz - 교보문고