[OS] 프로세스 스케줄링(Process Scheduling), PCB(Process Control Block), 문맥 교환(Context Switch)

 

다중 프로그래밍의 목적은 CPU이용을 최대화 하는 것

프로세스 스케줄러는 CPU에서 실행 가능한 여러 프로세스 중에서 하나의 프로세스를 선택

 

프로세스의 스케줄링 큐 관리

프로세스 스케줄링을 표현하는 큐잉 도표

 

• 준비 큐 (Ready Queue)
  • 메인 메모리에 존재
  • 준비 완료 상태의 실행을 대기하는 프로세스 집합
  • 연결 리스트로 저장
• 대기 큐 (Wait Queues)
  • 특정 이벤트(입·출력 작업)를 기다리는 프로세스 집합
  • 각 장치는 자신만의 장치 큐를 가짐

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스케줄러 (Schedulers)

 

장기 스케줄러 (Long-term Scheduler or Job Scheduler)

풀(Pool)에서 프로세스를 선택 후, 실행하기 위해 준비 큐(Ready Queue)로 적재 → Giving Memory

• 실행 간격 짧음, 매우 빨라야 함

 

단기 스케줄러 (Short-term Scheduler or CPU Scheduler)

실행 준비가 완료되어 있는 프로세스 중 하나를 선택 후, CPU를 할당 → Giving CPU

• 실행 빈도수 적음
• 다중 프로그래밍의 정도(메모리에 있는 프로세스의 수) 제어

 

중기 스케줄러 (Medium-term Scheduler)

큐잉 도표에 ‘중기 스케줄링’을 추가

 

• 시분할 시스템과 같은 일부 OS에서 추가로 도입
• 메모리에서 CPU를 위해 경쟁하는 프로세스를 제거해서 다중프로그래밍의 정도를 완화
• 스와핑(Swapping): 차후에 다시 프로세스를 불러와서 중단된 지점부터 실행 재개
  • Swap out: process를 out
  • Swap in: process를 in

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프로세스 종류

• 입·출력 중심 프로세스 (I/O-bound Process)
  •  연산보다 입·출력에 더 많은 시간을 소요

• CPU 중심 프로세스 (CPU-bound Process)
  •  연산에 시간을 더 소요, 입·출력 요청 드물게 발생

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문맥 교환 (Context Switch)

CPU Switch from Process to Process 문맥 교환

 

문맥 교환

CPU를 다른 프로세스로 교환하기 위해,

1. 시스템은 이전 프로세스 상태(PCB)를 보관하고,
2. 새로운 프로세스의 저장된 상태(PCB)를 적재하는 것

문맥(Context): CPU 레지스터의 값, 프로세스 상태, 메모리 관리 정보를 포함

 

 

문맥 교환 시간은 순수한 오버헤드

문맥 교환 시, 시스템이 아무런 유용한 일을 못함