운영체제 레포트 - 운영체제에서 프로그램을 실행하는 단위인 프로세스의 개념에 대해 기술하고, 프로세스 제어 블록과

I. 서론

노트북에서 같은 프로그램을 두 번 실행하면 화면에는 같은 아이콘이 2개 뜬다. 처음 운영체제를 배울 때 나는 프로그램 파일이 복제되어 돌아가는 정도로 생각했다. 터미널에서 실행 중인 항목을 확인해 보니 같은 실행 파일에서 시작했어도 서로 다른 식별 번호를 갖고 있었고, 하나를 종료해도 다른 하나는 계속 움직였다. 프로그램과 프로세스를 구분해야 하는 이유가 그때 선명해졌다. 프로그램은 저장장치에 놓인 명령의 묶음이지만 프로세스는 그 명령을 실제로 수행하면서 CPU 시간, 메모리, 파일 같은 자원을 배정받는 실행의 주체다. 운영체제는 수많은 프로세스가 동시에 살아 있는 것처럼 느껴지게 만들기 위해 각 프로세스의 현재 위치와 상태를 계속 기록하고 바꾼다.

II. 본론

1) 파일에서 실행 흐름으로 바뀌는 프로세스

프로그램은 실행 전에는 디스크에 저장된 수동적인 데이터다. 사용자가 실행을 요청하면 운영체제는 프로그램 코드를 메모리에 배치하고, 실행에 필요한 주소 공간과 자원을 마련하며, 해당 실행을 관리할 정보를 만든다. 그 순간부터 프로그램은 프로세스로 다뤄진다. 같은 프로그램에서 여러 프로세스가 만들어질 수 있다는 점이 중요하다. 웹 브라우저나 편집기를 여러 번 실행했을 때 창마다 별도의 실행 흐름이 생기는 현상을 떠올리면 이해하기 쉽다. 실행 파일은 같아도 각 프로세스가 가진 현재 명령 위치, 레지스터 값, 메모리 내용, 열린 파일은 서로 다를 수 있다.

프로세스를 '메모리에 올라간 프로그램'이라고만 정의하면 부족하다. 메모리에 코드가 있어도 지금 CPU를 쓰고 있는지, 입출력을 기다리는지, 실행 차례를 기다리는지에 따라 처지가 달라진다. 운영체제는 그 차이를 관리해야 한다. 프로세스가 CPU를 잡는 순간에는 기계어 명령이 실제로 수행되고, 일정 시간이 지나거나 더 급한 작업이 생기면 CPU를 다른 프로세스에 넘긴다. 파일 읽기를 요청한 프로세스는 디스크 응답이 올 때까지 CPU를 붙잡고 있을 필요가 없다. 운영체제는 그 프로세스를 대기 상태로 옮기고 실행 가능한 다른 프로세스를 선택한다. CPU 한 개가 짧은 간격으로 여러 프로세스를 오가면 사용자는 여러 프로그램이 함께 실행된다고 느낀다.

프로세스의 주소 공간에는 보통 실행 코드와 전역 데이터, 동적으로 확보되는 힙, 함수 호출과 지역 변수가 쌓이는 스택 같은 영역이 들어간다. 운영체제와 하드웨어는 각 프로세스가 독립된 주소 공간을 쓰는 것처럼 지원한다. 한 프로세스가 잘못된 주소를 읽었다고 해서 다른 프로세스 메모리를 마음대로 건드리게 두면 시스템 안전성이 무너진다. 프로세스는 실행 단위인 동시에 보호와 자원 할당의 경계라는 점에서 의미가 있다. 스레드를 배우면 하나의 프로세스 안에 여러 실행 흐름이 존재할 수 있다는 사실도 알게 되지만, 그 스레드들은 대체로 같은 프로세스 주소 공간과 자원을 공유한다.