[컴퓨터 개론] 5장-02 운영체제: 프로세스 관리

프로세스 관리는 운영체제가 수행하는 가장 중요한 기능 중 하나입니다.

컴퓨터 시스템에서는 수많은 프로그램과 작업이 동시에 실행되며, 이를 프로세스라 부릅니다.

운영체제는 이러한 프로세스들을 효율적으로 관리하고, 프로세스들이 시스템 자원을 적절히 사용할 수 있도록 돕습니다.

이번 글에서는 프로세스의 개념과 운영체제의 프로세스 관리 방식에 대해 살펴보겠습니다.

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1. 프로세스란 무엇인가?

프로세스는 실행 중인 프로그램을 의미하며, 프로그램 코드와 함께 실행에 필요한 데이터와 자원들을 포함하는 단위입니다.

예를 들어, 사용자가 웹 브라우저를 열면 운영체제는 이 브라우저 프로그램을 프로세스로 실행하고, 이를 관리합니다.

프로세스의 구성 요소

• 코드: 실행되는 프로그램의 명령어들이 포함된 부분입니다.
• 데이터: 프로세스가 사용하거나 생성하는 변수 및 데이터를 포함합니다.
• 스택: 함수 호출, 로컬 변수, 제어 흐름 정보를 저장합니다.
• 힙: 동적으로 할당된 메모리 공간으로, 실행 중에 생성된 데이터를 저장합니다.

2. 프로세스 관리의 주요 기능

운영체제는 여러 프로세스를 효율적으로 관리하기 위해 작업을 수행합니다.

프로세스 관리의 핵심 기능은 다음과 같습니다.

2.1 프로세스 스케줄링

스케줄링(Scheduling)은 CPU가 여러 프로세스를 효율적으로 처리할 수 있도록 CPU 시간을 분배하는 작업입니다.

운영체제는 우선순위에 따라 어떤 프로세스가 언제 실행될지 결정합니다.

주요 스케줄링 기법은 다음과 같습니다.

• FCFS(First-Come, First-Served): 도착한 순서대로 프로세스를 처리합니다.
• SJF(Shortest Job First): 가장 짧은 작업을 우선적으로 처리합니다.
• RR(Round Robin): 각 프로세스에 일정 시간을 할당하여 순환하면서 실행합니다.

2.2 프로세스 생성과 종료

운영체제는 새로운 프로세스를 생성하고, 필요에 따라 종료합니다.

프로세스는 프로그램 실행 시 생성되며, 실행이 완료되거나 특정 조건에 따라 종료될 수 있습니다.

• 생성: 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성하며, 이로 인해 계층적 구조가 형성됩니다.
• 종료: 프로세스가 작업을 마치거나 오류가 발생할 때 종료됩니다.

2.3 프로세스 상태

각 프로세스는 일정한 상태를 가지고 있으며, 작업 흐름에 따라 상태가 변화합니다.

• 생성(New): 프로세스가 생성된 초기 상태입니다.
• 준비(Ready): CPU 사용을 기다리는 상태입니다.
• 실행(Running): CPU를 사용해 실행 중인 상태입니다.
• 대기(Waiting): 특정 자원이나 이벤트를 기다리는 상태입니다.
• 종료(Terminated): 실행이 완료된 상태입니다.

2.4 프로세스 동기화와 통신

프로세스 동기화는 여러 프로세스가 공유 자원을 사용할 때 발생할 수 있는 충돌을 방지하는 과정입니다.

운영체제는 세마포어와 뮤텍스와 같은 동기화 기법을 통해 프로세스 간의 충돌을 막고, 데이터 일관성을 유지합니다.

 

또한, 프로세스 간 통신(IPC: Inter-Process Communication)은 프로세스가 데이터를 주고받아 협력할 수 있게 합니다.

주로 사용되는 통신 방식은 다음과 같습니다.

• 메시지 전달(Message Passing): 메시지를 통해 데이터를 주고받습니다.
• 공유 메모리(Shared Memory): 특정 메모리 영역을 공유하여 데이터 교환을 합니다.

3. 프로세스 관리의 중요성

프로세스 관리는 시스템 자원의 효율적 사용과 작업 성능 최적화를 목표로 합니다.

여러 프로세스가 동시에 실행되는 현대의 운영체제에서 프로세스 관리는 안정적이고 빠른 시스템 동작을 보장하는 중요한 역할을 합니다.

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프로세스 관리의 개념과 운영체제의 관리 방식을 이해함으로써 컴퓨터가 어떻게 여러 작업을 효율적으로 처리하는지 알 수 있습니다.