[운영체제] Process 정의와 Process 상태도

Updated: July 13, 2020

Goal

프로세스 정의와 역할에 대해 이해한다.

프로세스의 구성 요소가 무엇인지 안다.

프로세스 Life Cycle을 이해한다.

프로세스 스케쥴링 ( Process Scheduling)
- 사용자로부터 의뢰받은 작업을 처리하기 위해 프로세스들에게 중앙처리장치 또는 프로세서들을 할당하기 위한 정책을 설정하는 것
목표 : 중앙처리장치 효율 및 처리율(throughput)의 최대화와 반환시간(turnaround time)의 최소화

프로세스(Process) 의 정의
- 실행중인 프로그램
- PDB(Process Control Block)을 지닌 프로그램
- PC(Program Counter)를 지닌 프로그램
- 능동적 개체(entity)로, 순차적으로 수행하는 프로그램

하나의 프로세스는 CPU가 수행하는 작업 단위이다. 운영체제는 프로세스 관리와 관련해 다음과 같은 기능을 수행한다.

프로세스 (Process) 관리
- 사용자 프로세스와 시스템 프로세스의 생성과 삭제
- 프로세스의 일지 중지와 재 수행
- 프로세스 스케쥴링
- 프로세스의 동기화
- 프로세스 간 통신
- 교착상태 처리 (Deadlock)

임의의 프로그램이 실행되기 위해서는 반드시 실행되기 전에 주기억장치에 저장되어야 한다.

프로세스 4가지 구성 요소
1. 코드(Code) 영역
  - 프로그램 코드 자체
  - 주기억장치에 CPU가 해석할 수 있는 Binary Code 상태로 올라가게 되는데 이 영역을 뜻한다.
2. 데이터(Data) 영역
  - 프로그램의 전역 변수(Global Variable)나 정적 변수(Static Variable)의 할당
3. 스택(Stack) 영역
  - 지역 변수(Local Variable) 할당과 함수 호출 시 전달되는 인수(Argument) 값
4. 힙(Heap) 영역
  - 동적 할당

프로세스 구성 요소

생성 (new)
- 프로세스가 생성되었지만 아직 승인 받지 못한 상태 (생성 중)
준비완료 (Ready)
- 중앙처리장치가 사용 가능하게 될 때 그것을 할당받을 수 있는 상태
실행 (Running)
- 프로세스가 중앙처리장치(CPU)를 차지하고 있는 상태
대기 (Waiting)
- Running 상태 였다가 입출력 처리 등을 하게 되면, 중앙처리장치를 양도하고 입출력 처리가 완료될 때까지 대기하고 있는 상태 (특별한 사건을 기다림)
종료 ( terminated)
- 프로세스 실행이 완료되고 할당된 CPU를 반납.

다음 그림은 프로세스 상태도이다. (Five-state)

new -> ready : OS에 의해 프로세스를 승인 - admitted

ready -> running : 프로세스를 수행하기 위해 CPU 할당 - Scheduler dispatch

running -> ready : 할당된 시간이 지나면 timeout interrupt 발생 - interrupt

running -> waiting : timeout전에 I/O 요청 발생 - I/O or Event wait

waiting -> ready : I/O요청이 완료되면 다시 ready상태로 전이 - I/O or event completion

running -> terminated : 프로세스 종료 - exit