프로세스 기술(description)

운영체제 제어 구조

메모리 테이블은 주기억장치(실메모리)와 보조기억장치(가상메모리) 모두의 자취(track) 를 유지하기 위해 사용
메모리 테이블의 정보
- 프로세스에게 할당된 주기억장치
- 프로세스에게 할당된 보조기억장치
- 어떤 프로세스가 특정 공유 메모리 영역에 접근이 가능한 속성 등의 주기억장치/가상메모리 블록들에 대한 보호 속성
- 가상 메모리를 관리하기 위해 필요한 정보

입출력 장치와 컴퓨터 시스템의 채널들을 관리하기 위해 사용
특정 프로세스에 할당되어있는 경우/사용가능한 경우가 있으며 입출력 동작이 진행 중일 때 운영체제는 입출력 동작의 진행 상태와 입출력 전송의 출발지/목적지로 사용되는 주기억장치 내의 위치를 알아야함

프로세스 관리를 위한 테이블
각 프로세스들은 Hash로 연결된 연결리스트로 되어 있다.
메모리, 입출력, 파일 테이블 모두 프로세스를 위해 관리되는 테이블이기 때문에 프로세스 테이블은 이러한 자원들에 대한 참조가 직간접적으로 이루어져야 함

이러한 테이블들은 그림 상으로는 분리되어 있는 것처럼 보이지만 서로 어떤 식으로든 연결되거나 상호 참조되어야 함

운영체제가 임의 프로세스를 관리하고 제어하기 위해 알아야 할 사항 ⇒ 프로세스가 어느 곳에 위치하고 있는지를 알고, 프로세스를 관리하는데 있어 필요한 속성들을 알아야 함

프로세스는 수행될 하나의 프로그램 혹은 여러 프로그램 집합을 가지고 있어야 하며, 그 프로그램과 관련된 전역 및 지역 변수들, 미리 정의된 상수 등에 대한 데이터 위치들의 집합이 있어야 함
이렇게 구성된 프로세스는 프로그램 수행 시 프로시저 호출들의 트랙(track)과 프로시저들 간에 전달되는 매개변수, 호출 주소(복귀 주소) 등을 유지하는데 사용되는 스택이 필요하다.
이러한 속성들을 모두 담아 프로세스를 제어하기 위한 하나의 집합으로 만드는데, 이를 프로세스 제어블록이라고 함
프로그램과 데이터, 스택, 속성들의 집합을 프로세스 이미지라고 함

프로세스 이미지의 일반적인 요소들

사용자 데이터
- 사용자 공간에서 수정 가능한 부분
- 프로그램 데이터와 사용자 스택 영역
- 수정될 수 있는 프로그램
사용자 프로그램
- 수행 될 프로그램
시스템 스택
- 각 프로세스는 하나 이상의 시스템 스택을 가짐
- 스택은 프로시저와 시스템 호출에 필요한 매개변수와 호출 주소(복귀 주소)를 저장하는데 사용
프로세스 제어 블록
- 프로세스 식별
  - 주 프로세스 테이블에 대한 인덱스 ⇒ 사상(mapping) 기법을 통한 프로세스 테이블 위치 파악
  - 작업에 대해 책임지고 있는 사용자 지시
- 프로세스 상태 정보
  - 레지스터 집합(프로그램 상태 워드, PSW, Program Status Word)
    - 사용자가 사용 가능한 레지스터
    - 제어 레지스터 및 상태 레지스터
    - 스택 포인터
- 프로세스 제어 정보
  - 스케줄링과 상태 정보
  - 자료구조화(Data Structuring)
  - 프로세스간 통신(IPC)
  - 프로세스 권한(Process Privileges)
  - 메모리 관리
  - 자원의 소유권과 이용률
  - x86 EFLAGS 레지스터

프로세스 이미지의 위치는 어떤 메모리 관리 기법이 사용되는가에 따라서 달라짐.
간단하게는 프로세스 이미지를 메모리(보조기억장치, 디스크 등에서 관리)의 연속된 인접 블록에 위치시키고 운영체제는 프로세스 이미지의 일부를 주기억장치 내에 유지함으로써 프로세스를 관리

프로세스 제어 블록들은 스케줄링, 자원 할당, 인터럽트 처리, 성능 측정과 분석 등에 관련된 모듈들을 포함하여 운영체제의 모든 모듈에 의해 읽혀지고 수정될 수 있음
따라서 프로세스 제어블록의 집합은 운영체제 상태를 정의한다고 말할 수 있음
이러한 설계의 문제점
- 운영체제 내에 있는 수많은 루틴들은 프로세스 제어블록에 있는 정보들을 접근할 필요가 있기 때문에 각 프로세스의 유일한 ID를 Index로 사용하여 정보들에 접근할 수 있음
- 하지만 이 과정에서 두 가지 문제점
  1. 인터럽트 핸들러와 같은 단일 루틴에서의 버그가 프로세스 제어블록에 손상을 줄 수 있고 결국 해당 프로세스를 관리하는 시스템 기능이 파괴될 수 있음
  2. 프로세스 제어블록의 구조와 의미(semantics)부분의 설계가 변경되면 수많은 운영체제 모듈이 영향받음

이러한 문제를 해결하는 법은 운영체제의 모든 루틴들에게 핸들러(handler)루틴을 통하도록 요구함으로써 프로세스 제어 블록을 보호할 수 있다.

핸들러 루틴 프로세스 제어블록을 보호하는 것으로 제어블록에 대한 읽고 쓰기 연산을 제어하는 유일한 조정자 역할을 한다.