Winwoo's Story

Context Switching

• Context Switching이란?
  - 현재 수행중인 Process의 Context state를 저장하고 다음 수행 될 Process의 Context state를 불러오는 작업
  
  

• Context Saving
  - Context Swithcing이 일어날 경우 현재 Process의 Context를 저장하는 작업
  
  

• Context 종류 및 Saving유무
  (Context별 설명은 http://winwoo.tistory.com/16 'Program State' 참고)
  - Memory Context : 필요한 Data만 Saving
  - CPU Register Context : 반드시 모든 Data Saving
      -> saving 장소 : 일반적으로 한단계 아래의 저장장치로 데이터를
                        대피시키기 때문에 CPU Register는 Main Memory로 대피
  - Kernel Context : Saving 필요 없음
  
  

• Interrupt Service Routine이 발생 했을 때
   ( Context Switching 발생 -> HW가 실행)
  다음과 같은 순서로 Stack에 저장
  1. Interrupt가 발생하기 전 PSW 저장
  2. Interrupt가 끝나고 돌아올 주소 저장
      - 돌아올 주소는 HW가 PC(Program Count)에서 가져옴

• 초기 Process 생성 시 Stack 초기화
  

- Context Switching Mechanism이 동작하기 위해선 한번이라도 Context Switching이 일어나야 된다. 하지만 Process가 처음 생성될 경우 임의의 Stack을 만들어 준다.

Process Concept

• Process : OS에서 프로그램을 수행시키는 기본 주체
  

- Runtime System의 수행 주체

- CPU나 다른 자원을 할당 받는 주체

- Process는 OS에서 가장 중요한 단위

• Decomposition
  

- 복잡한 문제를 단순한 여러 개의 문제로 나누어 처리하는 방법론

• Program과 Process의 차이

- Program : 저장매체에 저장된 수동적인 Code Sequence ( 수동적 )

- Process : Program을 실행할 때 일어나는 일 ( 능동적 )

(실행 시 메모리 할당 및 CPU할당 등 다양한 일을 포함)

• Program State
  - 무언가 Program이 실행될 때 모든 Data를 말한다.
      1. Memory ( Memory Context 
          - Code : 기계어
          - Data : Program 전역 변수
          - Stack : Program 지역 변수
          - Heap : Program 동적 메모리 공간
      2. CPU ( H/W Context )
          - Register value
      3. Per - Process Kernel Info ( System Context )
  
  

• Execution Stream
  - Process가 지금까지 수행한 모든 명령어들의 순서
  
  

• Process 정리
  - 수행중인 Program -> State 필요 -> State 위에 Thread of Control
  또는 excution Stream 존재
  
  

• Multi Programming
  - 여러개의 Active한 Process가 Memory에 올라가 있는 경우
  
  

• Swapping ( Main Memory의 공간이 작을 때 사용 )
  - 메모리 부족문제를 해결하기 위해 CPU를 사용하지 않는 일부 Process의 데이터를 Memory에서 다른 저장 장치로 옮기고 CPU를 사용할 Process의 데이터를 Memory에 Load 한다.
  
  

• Process Control Block (PCB)
  - OS가 가지고 있는 Process의 정보
  
  

• Process Table
  - 여러개의 PCB를 Array로 관리
  
  

• State Transition
  - Process Life Cycle : Process가 생성되었을 때 부터 종료될 때 까지 발생하는 일련의 상태 변화
  
  

- Ready State : Active한 Process가 CPU할당을 받지 못한 상태 

(Queue를 통해 관리한다)
*Ready Queue : Ready 상태의 Process들을 관리하기 위한 Queue형태의 자료구조 -> 일반적으로 PCB들을 Linked List로 구현

- Waiting State : 여러개의 Process가 Waiting 상태일 수 있다. 단, Process마다 Waiting 이유가 다를 수 있기 때문에 OS는 Waiting 이유에 따라 별도의 Queue를 통해  Process들을 관리 한다.

*본 자료는 서울대학교 홍성수 교수님의 '운영체제' 수업을 바탕으로 개인적으로 정리하여 올립니다. 관련 이미지 자료는 홍성수 교수님 수업 PPT자료가 출처임을 알립니다. 문제 시 말씀해주시면 삭제 조치 하겠습니다. 감사합니다.