OS 리소스 관리 및 프로세스

모든 것이 멈췄음에도 마우스가 여전히 움직이는 이유

• 프로그램이 잠깁니다. 창이 재그림되지 않고, 스피너가 멈추며, 아무것도 반응하지 않습니다. 그러나 마우스 커서는 여전히 Previously와 동일하게 화면 위를 미끄러집니다.
• 이는 운영체제가 알려주는 것입니다: 기계 전체가 막힌 것이 아니라, 하나의 프로세스(process) 가 막힌 것입니다. 스케줄러는 여전히 프로세서의)slices(조각)를 배분하고 있으며, 멈춘 프로그램은 단순히 자신의 slice를 유용하게 사용하지 않을 뿐입니다.
• 기계의 모든 자원은 이렇게 공유됩니다: 프로세서는 시간으로, 메모리는 공간으로, 프린터는 대기열로.
• 이 수업은 운영 체제(OS)가 이러한 자원을 최대한 활용하는 방법과 프로세스를 생성부터 종료까지 관리하는 과정을 다룹니다.

자원의 최대 활용

• 멀티태스킹: 프로세서는 프로세스 사이에서 빠르게 전환되므로, 한 순간에 실행되는 것은 하나뿐이지만 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보입니다.
• 페이징(R paging): 메모리를 RAM과 디스크 간에 이동시켜 물리 메모리의 용량보다 더 많은 프로그램을 열 수 있게 합니다.
• 스풀링(Spooling): 느린 장치의 출력은 디스크의 큐에 대기시키므로, 프로세서는 프린터 대기가 없습니다. **캐싱(Caching)**은 최근에 사용된 데이터를 빠른 메모리에 유지하여 다시 가져올 필요를 없애줍니다.
• OS는 이러한 모든 것을 사용자 인터페이스, 명령줄 또는 GUI 뒤에 숨겨 제공합니다.

worked example: 스풀링이 도움이 되는 이유

프로세스와 스케줄러

• 프로세스는 실행 중인 프로그램으로, 그 코드, 현재 상태, 메모리 및 열린 파일을 포함합니다. 디스크에 있는 파일은 프로세스가 아니며, 실행 중인 프로그램만이 프로세스입니다.
• 스케줄러는 다음에 실행될 준비(R ready) 프로세스와 그 실행 시간을 결정합니다. 스케줄러의 목표는 프로세서를 바쁘게 유지하고, 상호작용하는 사용자에게 빠르게 응답하며, 공정하게 처리하는 것입니다.
• **라운드 로빈(Round robin)**은 각 준비 프로세스에게 고정된 **타임 슬라이스(Time slice)**를 부여한 후, 이를 큐의 뒤로 보냅니다: 단순하고 공정하며 반응성이 뛰어납니다. 다른 정책으로는 선입선출(First come first served), 최단 작업 우선(Shortest job first) 및 **남은 시간 최단(Shortest remaining time)**이 있습니다.

모두 차례를 얻고, 아무도 프로세서를独占하지 않습니다

프로세스 상태

• New(새로 생성됨): 생성 중입니다. Ready(준비됨): 실행 가능하며, 프로세서만 기다리고 있습니다. Running(실행 중): 현재 실행 중입니다. Blocked(대기/블로킹됨): 다른 어떤 것(보통 입력 또는 출력)을 기다리고 있습니다. Terminated(종료됨): 완료되었습니다.
• 전이 과정은 시험에서 묻는 내용입니다. 타임 슬라이스가 만료되면 Running에서 Ready로, 프로세스가 I/O를 요청하면 Running에서 Blocked로, 해당 I/O가 완료되면 Blocked에서 Ready로, 스케줄러가 선택하면 Ready에서 Running으로 변경됩니다.
• 비대칭성에 유의하십시오: Blocked 상태인 프로세스는 바로 Running 상태로 돌아가지 않습니다. Ready 큐에 재합류하여 차례를 기다립니다.

다섯 가지 상태와 각 화살표의 이유

worked example: 프로세스 추적하기

컨텍스트 스위치(Context switching)

• 실행 중인 프로세스를 바꾸려면, OS는 현재 프로세스의 상태, 레지스터, 프로그램 카운터 및 상태를 **프로세스 제어 블록(Process control block)**에 저장한 후, 다음 프로세스의 상태를 해당 프로세스의 own 블록에서 로드합니다.
• 이것이 컨텍스트 스위치입니다. 실제 비용이 발생하는데, 이 과정에서 프로세서는 사용자의 작업 대신 집무실 관리(housekeeping)를 수행합니다.
• 따라서 타임 슬라이스는 타협점(trade-off)입니다. 너무 길면 상호작용_programs가 느리게 느껴지고, 너무 짧으면 기계가 계산하는 대신 전환에 시간을 쓰게 됩니다.

인터럽트와 커널 Kernel

• **커널(Kernel)**은 OS의 핵심으로, 실제로 이를 수행합니다. 장치와 프로그램으로부터의 **인터럽트(Interrupts)**에 응답하며, 인터럽트는 실행 중인 프로세스로부터控制权을 OS로 반환하는 것입니다.
• 타임 슬라이스의 끝에서 발생하는 타이머 인터럽트가 프리엠텝티브 스케줄링을 가능하게 합니다;如果没有它, 양도하지 않는 프로그램은 영원히 프로세서를 점유할 것입니다.
• 이것이开篇 퍼즐의 답입니다: 정지된 프로그램은 자신의 슬라이스만큼만 프로세서를 점유하므로, 마우스는 계속 움직일 수 있습니다.

놓칠 수 있는 점

이해했습니다