08. 프로세스와 컨텍스트 스위칭

• 프로세스 구조(영역)

  • STACK

    • 함수

      • 함수를 위해 동적으로 계속 처리해야하는 공간이 필요함.

      • return address(주소)값을 스택에 저장해둠

      • 인자, 지역변수들을 차례로 넣고, return address로 함수 결과값을 반환함

  • HEAP

    • 대표적인 예(C 에서 malloc())

    • 코드 내에서, 동적으로 사용할 데이터들 저장

    • 동적으로 메모리를 생성함

    • malloc 함수 내부에 메모리 크기 지정, (통상적으로 32bit 할당)

    • (사용후 free로 할당 해지해야함)

  • DATA

    • 변수

      • 메모리의 특정 공간을 만들어서 DATA를 넣고 뺌

    • 영역(2가지)

      • BSS

        • 초기화되지 않은 전역변수

      • DATA

        • 초기값이 있는 전역변수

  • CODE

    • 컴파일된 소스코드 저장

    • code가 컴파일 된다는 것은 0과1로 이루어진 기계어로 변환된다는 뜻(=바이너리)

    • 읽기 전용

• 프로세스 구조와 컴퓨터 구조

  • 주요 레지스터중 PC(Program Counter) + SP(Stack Pointer)

    • PC: 다음 명령어의 위치를 가리키는 포인터[명령어는 순차처리 되므로, 한 명령어가 처리되면 자동으로 값이 증가됨]

    • SP: LIFO, 현재 스택의 위치 정보를 지니는 포인터(이 값을 저장하는 레지스터를 SP레지스터)

    • EBP: 함수가 호출된 최상단 스택포인터를 가지고 있음.(G함수 호출에 문제가 생겼을 때, 이 위치를 찾아(트래킹) 감.)

    • EAX: 함수 내부 동작이 끝나서 반환한 값이 저장되는 레지스터

    • FP: 함수 호출 종료시 스택프레임의 반환을 위해 이전 스택 포인터의 정보를 지니는 포인터

• 프로세스와 컨텍스트 스위칭

  • context switching(문맥교환)

    • CPU에 실행할 프로세스를 교체하는 기술

      • 실행 중지할 프로세스 정보(PC, SP등) 를 해당 프로세스의 PCB에 업데이트해서 메인메모리에 저장.(프로세스 상태는 ready혹은 block상태로)

      • 다음 실행할 프로세스 정보를 메인메모리에 있는 해당 PCB(PC, SP등)를 CPU에 넣고 실행(running 상태, 해당 PC의 위치부터 실행) > dispatch: ready => running상태로

    • 실제로는 굉장히 짧은 시간(ms)단위로 컨텍스트 스위칭이 빈번하게 일어남

    • C언어가 아니라 어셈블리어로 작성되어있다.

    참고: 컴파일을 하는 시간을 줄이기 위해, 어셈블리어 작성. 어셈블리어는 이식성은 떨어지지만, 속도측면에서는 빠르기 때문에 사용 이식성: CPU아키텍쳐에 따라 기존 코드 재작성하는 것

  • PCB: (Process Control Block, Process Context Block)

    • Process ID

    • Register 값(PC, SP)

    • Scheduling Info(Process State)

    • Memory Info (메모리사이즈 limit)

    • 등등 (프로세스의 상태를 저장) > 프로세스가 실행중인 상태를 캡쳐/구조화 해서 저장