운영체제 프로세스와 쓰레드 - mapc-team/document GitHub Wiki

#운영체제

프로세스와 스레드 차이

프로세스(Process)

프로세스는 실행중인 프로그램
디스크로부터 메모리에 적재되어 CPU의 할당을 받을 수 있는 것
운영체제로부터 주소공간, 파일, 메모리 등을 할당받으며 이것들을 통칭하여 프로세스라 함
프로세스는 함수의 매개변수, 복귀 주소와 로컬 변수와 같은 임시 자료를 갖는 프로세스 스택과 전역 변수들을 수록하는 데이터 섹션을 포함, 또한 프로세스는 프로세스 실행 중에 동적으로 할당되는 메모리인 heap을 포함.

프로세스 제어블록(Process Control Block, PCB)

PCB는 특정 프로세스에 대한 중요 정보를 저장하고 있는 운영체제의 자료구조
운영체제는 프로세스를 관리하기 위해 프로세스의 생성과 동시에 고유한 PCB를 생성
프로세스 전환이 발생하면 진행하던 작업 진행상황을 모두 PCB에 저장하고 CPU를 반환
CPU 재할당 시 PCB에 저장된 내용을 불러와 이전 종료시점부터 다시 작업을 수행

PCB에 저장되는 정보

프로세트 식별자(Process ID, PID): 프로세스 식별번호
프로세스 상태: new, ready, running, waiting, terminated 등의 상태를 저장
프로그램 카운터(PC): 프로셋스가 다음에 실행할 명령어의 주소
CPU 레지스터
CPU스케줄링 정보: 프로세스의 우선순위, 스케줄 큐에 대한 포인터 등
메모리 관리 정보: 페이지 테이블 또는 세그먼트 테이블 등과 같은 정보를 포함
입출력 상태 정보: 프로세스에 할당된 입출력 장치들과 열린 파일 목록
어카운팅 정보: 사용된 CPU 시간, 시간제한, 계정번호 등

스레드(Thread)

스레드는 프로세스의 실행단위
스레드는 스레드 ID, 프로그램 카운터, 레지스터집합, 스택으로 구성됨
같은 프로세스 내의 스레드끼리 코드, 데이터 섹션, 그리고 열린 파일이나 신호와 같은 운영체제 자원들을 공유한다.
하나의 프로세스를 다수의 실행단위로 구분하여 자원을 공유하고 자원의 생성과 관리의 중복성을 최소화하여 수행 능력을 향상시키는 것을 멀티스레딩이라고 한다. 이경우 스레드는 독립적인 작업을 수행해야 하므로 각자의 스택과 PC 레지스터 값을 가지고 있다.

스택을 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유

스택은 함수 호출 시 전달되는 인자, 되돌아갈 주소값 및 함수 내에서 선언하는 변수등을 저장하기 위해 사용되는 메모리 공간
스택 메모리 공간이 독립적이다 --> 독립적인 함수 호출 가능(독립적인 실행 흐름 추가 가능)
스레드의 정의에 따라 독립적인 실행 흐름을 추가하기 위한 최소 조건으로 독립된 스택을 할당함

PC Resigter를 스레드마다 독립적으로 할당하는 이유

PC값은 스레드가 명령어의 어디까지 수행했는지 나타냄
스레드는 CPU를 할당 받았다가 스케줄러에 의해 반환됩니다. 따라서 명령어가 연속적으로 수행되지 못하기 때문에 어디까지 수행했는지 기억할 필요가 있다. -> 따라서 PC레지스터를 독립적으로 할당