Process Control Block(PCB)와 Context Switching

• Process Management : CPU의 프로세스가 여러 개 일 때, CPU 스케줄링을 통해 관리하는 것을 말한다.
• Process Metadata : 프로세스들의 특징을 가지고 있는 것
  • Process ID
  • Process State
  • Process Priority
  • CPU Registers
  • Owner
  • CPU Usage
  • Memory Usage

해당 메타데이터는 프로세스가 생성되면 PCB(Process Control Block)에 저장된다.

 

PCB(Process Control Block)

프로세스 메타데이터들을 저장하는 곳

PCB 안에는 한 프로세스의 정보가 담긴다.

프로그램 실행 → 프로세스 생성 → 프로세스 주소 공간에 {코드, 스택, 데이터} 생성 → 이 프로세스의 메타데이터들이 PCB에 저장

• PCB이 필요한 이유
  • CPU에서는 프로세스의 상태에 따라 교체작업이 이루어진다.
  • 앞으로 다시 수행할 대기 중인 프로세스에 관한 저장값을 PCB에 저장해두기 위해.

interrupt 가 발생해서 할당받은 프로세스가 waiting 상태가 되고 다른 프로세스를 running으로 바꿔 올릴 때

• PCB 관리
  • Linked List 방식
  • PCB List Head에 PCB이 생성될 때마다 붙게 된다. 주소값으로 연결이 이루어져 있는 연결리스트므로 삽입/삭제가 용이하다. 즉, 프로세스가 생성되면 해당 PCB가 생성되고 프로세스 완료 시 제거된다.

 

Context Switching

수행 중인 프로세스(프로세스가 Ready → Running, Running → Ready, Running → Waiting처럼 상태가 변경 될 때)를 변경할 때 CPU의 레지스터 정보가 변경되는 것

• CPU가 이전의 프로세스 상태를 PCB에 보관하고 또 다른 프로세스의 정보를 PCB에 읽어 레지스터에 적재하는 과정
• 인터럽트가 발생하거나 실행 중인 CPU 사용 허가시간을 모두 소모하거나 입출력을 위해 대기해야하는 경우 Context Switching이 발생

• Context Switching의 OverHead란?

프로세스 작업 중에는 오버헤드를 감수해야 하는 상황이 있는데, CPU에 계속 프로세스를 수행시키도록 하기 위해서 다른 프로세스를 실행시키고 컨텍스트 스위칭해주는 상황이다.

→ 프로세스를 실행하다가 입출력 이벤트가 발생하여 대기 상태로 전환시키는데, CPU를 놀게 놔두는 것보다 다른 프로세스를 수행시키는 것이 효율적이다.

그래야 CPU가 놀지 않고 사용자에게 빠르게 일처리를 제공해준다.