PCB (Process Control Block)
구독 중인 프로세스가 여러개이기 때문에, CPU 스케쥴링을 통해 프로세스들을 관리한다.
그럼 각각의 프로세스들을 어떻게 구분할까?
PCB 는 OS에 프로세스의 메타 데이터들을 저장해놓은 곳 이다.
하나의 PCB에는 하나의 프로세스 정보가 담긴다.
언제 생기고 언제 없어질까?
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프로세스가 생겨나고, 프로세스 주소 공간에 코드, 데이터, 스택 공간이 생성된 후, PCB가 생성&저장된다.
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프로세스가 종료되면 PCB도 제거된다.
프로세스 정보
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PID (Process ID) : 프로세스 고유 식별 번호
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Process State : 현재 프로세스의 상태 기억
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Process Priority : 프로세스의 우선순위 저장
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CPU Register : 프로세스의 레지스터 상태를 저장하는 공간
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Owner (계정 정보) : CPU 사용시간의 정보(Quantum), 스케쥴러에 필요한 정보 기억
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기억장치 관리 정보
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입출력 정보 : 프로세스 수행 시 필요한 주변 장치, 파일 정보 기억
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프로그램 카운터(PC) : 다음 실행되는 명령어의 주소 기억
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시그널 관련 정보
PCB가 필요한 이유
여러 개의 프로세스를 스케쥴링 하기 위해서, 현재 프로세스의 상태가 필요하고, CPU는 이를 토대로 스케쥴링 한다.
만약 어떤 프로세스로부터 인터럽트가 발생해서 현재 프로세스 잠시 대기 상태가 되고, 인터럽트가 발생된 프로세스를 실행 상태로 바꿀 때, 대기 중인 프로세스 정보를 잃어버리면 처음부터 다시 시작해야 한다.
따라서, 여러 프로세스들이 이어서 잘 실행하기 위해, 대기 중인 프로세스의 직전 정보, 상태를 저장해두는 공간인 PCB가 필요하다.
→ PCB에 저장된 정보를 기반으로 레지스터 값을 불러온다.
PCB 관리
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연결리스트 방식으로 관리 → 삽입, 삭제 용이
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PCB List Head에 PCB들이 생성될 때마다 이어붙게 된다.
→ 프로세스가 생성되면, Ready Queue 에 들어가는데, 실제론 PCB가 연결리스트로 연결되어 있다.
Context Switching (문맥 교환)
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여러 프로세스들이 CPU 스케쥴링에 의해서 실행되는데, 이 과정에서 프로세스를 바꾸는 행위(갈아끼우는)를 Context Switching 이라고 한다.
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원래 실행 중이던 프로세스의 정보를 PCB에 저장하고, 바뀌는 프로세스의 정보를 토대로 레지스터에 값을 적재하는 과정이다.
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여러개의 프로세스들을 동시에 수행하는 것처럼 보이게 하기 위해 사용한다.
언제 발생하는가?
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인터럽트 발생
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프로세스의 선점시간 종료
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입출력을 위해 대기하는 경우
→ Context Switching 과정에서 CPU는 아무것도 하지 못하기 때문에, 너무 빈번하게 일어나면 성능이 떨어질 수 있다.
→ Context Switching Overhead 를 주의 해야한다.
ref)
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operating system concepts 10th edition