[OS] Process

프로세스

: 실행 중인 프로그램

: 프로그램이 실행되는 것을 추상화한 것

 

시분할(time sharing): 원하는 수만큼 프로세스를 동시에 실행할 수 있게 하는 기법 주소 공간(address space): 프로세스가 접근할 수 있는 메모리 프로세스의 하드웨어 상태를 구성하는 레지스터 프로그램 카운터(PC): 프로그램의 어느 명령어가 실행 중인지 알려준다. 명령어 포인터(IP): 프로그램 카운터와 같은 의미, 명령어를 불러와 해독한다. 스택 포인터, 프레임 포인터: 함수의 변수와 리턴 주소를 저장하는 스택을 관리할 때 사용하는 레지스터

 

프로세스 API - System Call

1. 생성 (Create)

• fork
  • 새로운 프로세스 생성(자식 프로세스)
  • 물리적 공간에서 메모리 복사 수행
  • 부모 프로세스와 자식 프로세스가 완전히 동일하지는 않다.
    • 고유한 PID
  • fork로부터 부모 프로세스는 자식 프로세스의 PID, 자식 프로세스는 0을 반환 받는다.

2. 제거 (Destory)

3. 대기 (Wait)

• wait
  • 부모 프로세스의 실행을 잠시 중지
  • 순서가 정해진다. (자식 프로세스 먼저 실행 후 부모 프로세스 실행)
  • 자식 프로세스의 exit status 값을 가져오는 역할도 한다.

4. 각종 제어 (Miscellaneous Control)

• exec
  • 다른 프로그램 실행
  • fork로 생성된 실행 환경에 다른 명령을 실행하도록 한다.

5. 상태 (Status)

 

프로세스 상태

• 실행(Running): CPU에 의해 프로그램이 처리되고 있는 상태
• 준비(Ready): 프로그램이 메모리에 탑재되고 실행할 준비도 됐지만 사용할 CPU가 없어서 실행되지 못하는 상태
• 대기(Blocked): CPU가 메모리 영역을 벗어난 상태(ex. I/O 요청 등)일 때 프로세스의 수행을 중단하는 것

 

커널(Kernel) System Call 처리 장치를 효율적으로 쓸 수 있게 관리 프로세스를 총괄해서 관리 PCB(Process Control Block): 프로세스의 관리를 위한 정보를 저장하는 자료구조 Context: 프로세스를 중단하고 재개하기 위해(실행흐름을 잘 이어주기 위해) 정보를 저장하고 복원하는 레지스터

 

기법

LDE (제한적 직접 실행 원리)

- 프로그램을 CPU 상에서 직접 실행시키는 것
- 프로그램 시작 시 프로세스 목록에 해당 프로세스 항목을 만들고 메모리를 할당하며 프로그램 코드를 디스크에 탑재하고 진입점을 찾아 그 지점으로 분기하여 사용자 코드를 실행

• trap 명령어: 커널 모드로 진입하기 위한 명령어
• return-from-trap: 사용자 모드로 돌아가기 위한 명령어
• 사용자 모드(user mode)
  • 할 수 있는 일이 제한된다.
• 커널 모드(kernel mode)
  • 모든 작업을 수행할 수 있다.
  • 특권 명령어
• 시스템콜(System Call)
  • 사용자 프로세스에게 제한 작업의 실행을 허용하기 위해 제공
• 트랩 핸들러(trap handler)
  • Exception: CPU-Memory 사이의 내부 에러
  • ex) %0, page fault
  • Interrupt: 외부 에러, 외부 기계 장치에 의한 에러
  • System Call: SW trap
• 문맥 교환(Context Switch): 현재 실행 중인 프로세스의 레지스터 값들을 커널 스택 같은 곳에 저장하고 새로이 실행될 프로세스의 커널 스택으로부터 레지스터 값을 복원하는 것

 

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※ 국민대학교 소프트웨어학부 황선태 교수님의 운영체제 교과목을 공부하며 정리한 내용입니다.