[운영체제] 프로세스란? 프로세스 메모리 구조, 상태, 스케줄링

프로세스(Process)란? 

프로세스는 실행 중인 프로그램(program)을 뜻한다. 그렇다면 프로그램은 무엇인가? 프로그램은 명령어들의 모음을 포함한 디스크에 저장된 파일이다.

 

프로그램이 실행되면 이 프로그램의 명령어들과 데이터가 메모리에 적재되고 이것이 프로세스가 된다.

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프로세스의 메모리 구조

프로세스의 메모리 공간

각 프로세스는 위 그림과 같은 구조를 갖는다. 각 영역은 다음과 같은 역할을 한다.

• Code 영역 : 프로그램을 실행시키는 실행 파일 내의 명령어들이 위치하는 공간
• Data 영역 : 전역변수, static 변수들이 위치하는 공간
• Heap 영역 : 동적할당을 위한 메모리 영역( malloc(), new 등)
• Stack 영역 : 지역 변수, 파라미터(함수에 전달되는 인자)가 위치하는 공간

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프로세스 상태(Process State)

프로세스 상태

• new(생성) : 프로세스가 생성된 상태이다. OS 커널에 존재하는 Ready Queue에 올라가면 ready상태가 된다.
• ready(준비) : 프로세스가 CPU로부터 메모리 공간을 할당받길 기다리는 상태이다. 이때 프로세스 스케줄러에 의해 프로세스가 할당을 받게 되면 running 상태가 된다. 이것을 dispatch 라고 한다. 
• running(실행) : 명령어들이 실행되는 상태이다. 이때 interrupt(간섭)이 발생하면 ready 상태로 변한다. 실행을 끝마치면 exit(종료)되고 terminated 상태로 변한다. I/O(입출력)이나 event가 발생하면 waiting 상태로 변한다.
• waiting(대기) : 특정 event가 발생하길 기다리는 상태이다. 이때 I/O 나 특정 event가 완료되면 ready상태로 변한다.
• terminated(종료) : 프로세스가 실행을 끝마친 상태이다.

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프로세스 스케줄링(Process Scheduling)

우리가 유튜브로 음악을 틀어놓고 동시에 게임을 한다고 하자. 이는 마치 동시에 실행되는 것처럼 보이겠지만 사실은 빠른 속도로 유튜브와 게임이 번갈아 실행되는 것이다. 

 

하나의 CPU를 가지고 있는 컴퓨터는 프로세스를 동시에 실행시킬 수 없다. 따라서 CPU는 고속으로 여러 프로세스를 일정한 기준으로 순서를 정해서 실행한다. 이러한 CPU 할당 순서 및 방법을 결정하는 과정을 프로세스 스케줄링이라고 하며 CPU 스케줄러가 이를 담당한다.  

 

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