[운영체제] Program, Process, Thread

해당 글은 아래의 3가지를 다룬다.
📌 프로그램(Program)
📌프로세스(Process)
📌 쓰레드(Thread)

 

📌 프로그램(Program)

메모리 상에 올라가 있지않고, 하드디스크에 들어있는 실행파일

cf) '.exe'로 끝나는 파일들이 프로그램이다!

 

📌 프로세스(Process)

- 실행 중인 프로그램의 인스턴스

- 실행파일의 내용이 메모리로 올라와서 CPU를 사용할 준비가 되어있는 것

- 프로그램은 1개지만, 해당 프로그램을 실행하는 인스턴스를 여러 개가 생길 수 있다.

cf) Chrome도 하나의 실행파일이지만, 여러 개의 창을 띄울 수 있다.

🔷 프로세스 구성

• CPU Register 
  • PC(Program Counter), SP(Stack Pointer), FP(Frame Pointer), ...
• Memory
  • Text : Program Code (CPU에서 직접 수행되는 명령, 함수)
  • Data : Global/Static variables (전역/정적변수)
  • Stack : Local variables (including parameters) (지역변수, 인자, 함수의 리턴 주소)
  • Heap : Allocated dynamically (동적으로 할당받는 곳)
• I/O Information

Memory 구조

🔷 프로세스 상태

• 생성 (New)
  • 프로세스가 생성되었지만 아직 승인 받지 못한 상태
• 준비 (Ready)
  • 실행 준비는 되어 있지만 CPU가 사용 가능하지 않은 상태
  • ex) 다른 프로세스가 실행 중
• 실행 (Running)
  • CPU(Processor)가 프로세스에 포함된 명령을 실행 중인 상태
  • 프로세스가 CPU를 차지하고 있는 상태
• 대기 (Blocked,  Waiting)
  • 프로세스가 입출력, 이벤트 등 다른 사건을 기다리는 동안 프로세스의 실행이 중단되어 있는 상태
  • ex) 입출력 요청 발생
• 종료 (Terminated)
  • 프로세스가 실행을 끝내고 종료한 상태
  • 할당된 CPU 반납

 

🔷 프로세스 상태 전이

• Admitted : 프로세스 생성을 승인 받음
• Dispatch : 준비 상태에 있는 여러 프로세스들 중 하나가 스케줄러에 의해 실행되는 상태
• Interrupt : Timeout 예외상황 발생 시 현재 실행 중인 프로세스를 준비 상태로 전환하고, 다른 작업에 대응
• I/O or event wait : 실행 중인 프로세스가 입출력이나 이벤트를 처리해야 하는 경우, 끝날 때까지 대기 상태로 전환
• I/O or event completion : 입출력이나 이벤트가 모두 끝난 프로세스를 다시 준비 상태로 만들어 스케줄러에 의해 선택될 수 있는 상태로 전환

 

📌 쓰레드(Thread)

- 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위

- 같은 주소 공간에서 따로 실행되는 함수

- 하나의 프로세스 내에 독립적인 실행 흐름

- 1개의 프로세스 내에 여러 개의 쓰레드가 존재할 수 있다.

  (프로세스 주소 공간 공유한다. 즉, 데이터 공유 가능하다. → Concurrency(동시성) 문제발생)

- 쓰레드는 프로세스 내에 각각 PC, SP, Registers, Stack만 따로 고유하게 할당받고, Code/Data/Heap 영역은 공유한다.

cf) 인공지능에서 학습시키기 위한 데이터를 로더할 때, 병렬로 처리되게하는 num_workers가 생성되는 쓰레드의 갯수!

 

 

 

 

[참고자료]

Operating System - AI Tech Interview

[운영체제]프로세스와 프로그램 차이는? (Process vs Program)

프로세스(Process)

[운영체제]프로세스(Process) 상태 전이도