❓
물음표살인마 블로그
  • README
  • ALGORITHM
    • Sieve of Eratosthenes
    • Lcm, Gcd
    • Sorting Array
    • Round Up
    • Binary Search
    • Union Find
  • Books
    • CS Note for Interview
      • Ch1. Design Pattern & Programming paradigm
        • 1.1.1 Singleton Pattern
        • 1.1.2 Factory Pattern
        • 1.1.4 Observer Pattern
        • 1.1.5 Proxty Pattern & Proxy Server
        • 1.1.8 Model-View-Controller Pattern
        • 1.2.1 Declarative and Functional Programming
        • 1.2.2 Object Oriented Programming
      • Ch2. Network
        • 2.2.1 TCP/IP Four-Layer Model
        • 2.2.1-1 TCP 3, 4 way handshake
        • 2.3 Network Devices L4, L7
        • 2.4.1 ARP, RARP
        • 2.4.2 Hop By Hop Communication
        • 2.4.3 IP Addressing Scheme
      • Ch3. Operating System
        • 3.1.1 Roles and Structure of Operating Systems
        • 3.2.1 Memory Hierarchy
        • 3.2.2 Memory Management
        • 3.3.1 Processes and Compilation Process
        • 3.3.3 Memory Structure of a Process
        • 3.3.4 Process Control Block (PCB)
        • 3.3.5 Multiprocessing
        • 3.3.6 Threads and Multithreading
        • 3.3.7 Shared Resources and Critical Sections
        • 3.3.8 Deadlock
        • 3.4 CPU Scheduling Algorithm
      • Ch4. Database
        • 4.1 Database Basic
        • 4.2 Normalization
        • 4.3 Transaction and Integrity
        • 4.4 Types of Databases
        • 4.5 Indexes
        • 4.6 Types of Joins
        • 4.7 Principles of Joins
      • Ch5. Data Structure
    • Learning the Basics of Large-Scale System Design through Virtual Interview Cases
      • 1. Scalability based on user counts(1/2)
      • 1. Scalability based on user counts(2/2)
      • 2.Back-of-the-envelope estimation
      • 3. Strategies for System Design Interviews
      • 4. Rate Limiter
      • 5. Consistent Hashing
      • 6. Key-Value System Design
      • 7. Designing a Unique ID Generator for Distributed Systems
      • 8. Designing a URL Shortener
      • 9. Designing a Web Crawler
      • 10. Notification System Design
      • 11. Designing a News Feed System
      • 12. Chat System Design
      • 13. AutoComplete
      • 14. Design YouTube
      • 15. Design Google Drive
      • Loadbalancer Algorithms
      • Cache tier
      • CDN, Content Delivery Network
      • Stateless Web tier
    • Computer System A programmer's perspective
    • Effective Java
      • Item 1. Consider Static Factory Methods Instead of Constructors
      • Item 2. Consider a Builder When Faced with Many Constructor Parameters
      • Item 3. Ensure Singleton with Private Constructor or Enum Type
      • Item 4. Enforce Noninstantiability with a Private Constructor
      • Item 5. Prefer Dependency Injection to Hardwiring Resources
      • Item 6. Avoid Creating Unnecessary Objects
      • Item 7. Eliminate Obsolete Object References
      • Item 8. Avoid Finalizers and Cleaners
      • Item 9.Prefer try-with-resources to try-finally
      • Item10. Adhering to General Rules When Overriding equals
        • Handling Transitivity Issues
        • Ensuring Consistency
      • Item11. Override hashCode When You Override equals
      • Item12. Always Override toString
        • Always Override toString
      • Item13. Override Clone Judiciously
      • Item14. Consider Implementing Comparable
      • Item15. Minimize the Accessibility of Classes and Members
      • Item16. Accessor Methods Over Public Fields
      • Item17. Minimize Mutability
      • Item18. Composition over inherentance
      • Item19. Design and Document for Inheritance, or Else Prohibit It
      • Item20. Prefer Interfaces to Abstract Classes
      • Item21. Design Interfaces with Implementations in Mind
      • Item22. Use Interfaces Only to define Types
      • Item23. Prefer Class Hierarchies to Tagged Classes
      • Item24. Favor Static Member Classes Over Non-Static
      • Item28. Use Lists Instead of Arrays
      • Item29. Prefer Generic Types
      • Item30. Favor Generic Methods
    • Head First Design Patterns
      • Ch1. Strategy Pattern
      • Ch2. Observer Pattern
        • Ver1. Ch2. Observer Pattern
      • Ch3. Decorator Pattern
        • Ch3. Decorator Pattern
      • Ch4. Factory Pattern
      • Ch5. Singleton Pattern
      • Ch6. Command Pattern
      • Ch7. Adapter and Facade Pattern
      • Ch8. Template Method Pattern
    • Digging Deep into JVM
      • Chapter 2. Java Memory Area & Memory Overflow
      • Chapter 3. Garbage Collector & Memory Allocation Strategy (1/2)
      • Chapter 3. Garbage Collector & Memory Allocation Strategy (2/2)
      • Chapter 5. Optimization Practice
      • Chapter 6. Class file structure
  • Interview Practices
    • Restful API Practices
      • Url Shortener API
      • Event Ticket Reservation API
      • Course Management API
      • Search posts by tags API
      • Online Code platform API
      • Simple Task Management API
      • Event Participation API
      • Review System API
      • Car management API
      • Online Library
    • Naver Computer Science
      • Process & Thread
      • TCP & UDP
      • Spring & Servlet
      • Filter & Interceptor & AOP
      • Equals() & ==
      • Dependency Injection
  • F-Lab
    • Week1
      • Client & Server
      • HTTP
      • TCP/UDP
      • REST API
      • Questions
        • Object Oriented Programming
        • HTTP
        • Process & Thread
        • Data Structure
    • Week2
      • OSI 7 layer
      • Web vs WAS
    • Week3
      • RDB vs NoSQL
      • RDB Index
      • Cache
      • Redis
      • Messaging Queue
    • Week4
      • Project - Ecommerce
    • Week5
      • ERD - 1
    • Week6
      • Ecommerce - 2
      • Role
      • pw hashing && Salt
      • CreatedAt, ModifiedAt
      • JWT
      • Copy of ERD - 1
    • Week7
      • Vault (HashiCorp Vault)
    • Week 8
      • Api Endpoints
  • Week10
    • Product Create Workflow
  • TOY Project
    • CodeMentor
      • Implementation of Kafka
      • Implementation of K8s
      • Communication between servers in msa
  • JAVA
    • Java 101
      • JVM Structure
      • Java Compiles and Execution Method
      • Override, Overload
      • Interface vs Abstract Class
      • Primitive vs Object Type
      • Identity and equality
      • String, StringBuilder, StringBuffer
      • Checked Exceptions and Unchecked Exceptions
      • Java 8 methods
      • Try-with-reources
      • Strong Coupling and Loose Coupling
      • Serialization and Deserialization
      • Concurrency Programming in Java
      • Mutable vs Immutable
      • JDK vs JRE
    • Java Questions
      • Week 1(1/2) - Basic Java
      • Week 1(2/2) - OOP
      • Week 2(1/2) - String, Exception, Generic
      • Week2(2/2) Lambda, Stream, Annotation, Reflection
      • Week3(1/2) Collections
      • Week3(2/2) Threads
      • Week4 Java Concurrency Programming
      • Week5 JVM & GC
    • Batch delete instead of Cascade
    • Checked vs Unchecked Exception
    • Thread
    • Memory Visibility
    • Synchronized && ReentrantLock
    • Producer & Consumer
    • BlockingQueue
    • CAS (Compare and Set)
  • SPRING
    • Spring Questions
      • Spring Framework
      • Spring MVC & Web Request
      • AOP (Aspect-Oriented Programming)
      • Spring Boot
      • ORM & Data Access
      • Security
      • ETC
    • using profile name as variable
    • Template Method Pattern
    • Strategy Pattern
    • Proxy Pattern
    • @Transactional
    • Ioc container, di practice
  • Programming Paradigm
    • Declarative vs Imperative
  • JPA
    • Template Page
  • PYTHON
    • Icecream
  • FASTAPI
    • Template Page
  • COMPUTER SCIENCE
    • Computer Architecture 101
      • 3 components of a computer
      • RAM vs ROM
      • CPU vs GPU
      • SIMD
      • Two's complement
      • Harvard Architecture vs. von Neumann Architecture
      • The structure of a CPU.
      • Instruction cycle (CPU operation method)
      • Instruction pipelining
      • Bus
      • Memory area
      • Memory hierarchy structure
        • Reason for using memory hierarchy structure
      • Cache memory
      • L1, L2, L3 Cache
      • Locality of reference (cache)
      • Fixed-point vs Floating-point
        • epresentation of infinity and NaN (Not a Number) in floating-point
      • RISC vs CISC
      • Hamming code
      • Compiler
      • Linking
      • Compiler vs Interpreter
      • Mutex vs Semaphore
      • 32bit CPU and 64bit CPU
      • Local vs Static Variable
      • Page
  • OS
    • Operating System 101
      • Operating system
        • The role of the operating system
        • The composition of the operating system.
      • Process
        • In Linux, are all processes except the initial process child processes?
        • Zombie process, orphan process
        • (Linux) Daemon process
        • Process address space
        • Where are uninitialized variables stored?
        • Determination of the size of the Stack and Heap
        • Access speed of Stack vs Heap
        • Reason for memory space partitioning
        • Process of compiling a process
        • sudo kill -9 $CURRENT_PID
      • Thread
        • Composition of a thread's address space
      • Process vs Thread
        • Creation of processes and threads in Linux
      • Multiprocessing
        • Web Browser
        • Implementation of multiprocessing
        • Application areas of multiprocessing
      • Multithreading
        • Application areas of multithreading
      • Interrupt
        • HW / SW Interrupt
        • Method of handling interrupts
        • Occurrence of two or more interrupts simultaneously
      • Polling
      • Dual Mode
        • Reason for distinguishing between user mode and kernel mode
      • System call
        • Differentiation between system calls
        • Types of system calls
        • Execution process of a system call
      • Process Control Block (PCB)
        • PCB의 구조
        • 쓰레드는 PCB를 갖고 있을까?
        • 프로세스 메모리 구조
      • Context switching
        • Timing of context switching
        • Registers saved during context switching
        • Context switching in processes
        • Context switching in threads
        • Difference between context switching in processes and threads
        • Information of the current process during context switching
      • Interprocess Communication (IPC)
        • Cases where IPC is used
        • Process address space in IPC Shared Memory technique
        • Types of IPC
    • Operating System Questions
      • Week1 OS & How Computer Systems Work
      • Week2(1/2) Process
      • Week2(2/2) Thread
      • Week3 CPU Scheduling
      • Week4 Process Synchronize
      • Week5 Virtual Memory
  • LINUX
    • Template Page
  • SERVER
    • Template Page
  • NETWORK
    • Network 101
      • https://www.google.com
      • TCP vs UDP
      • Http vs Https
      • TLS Handshake 1.2
      • HTTP Method
      • CORS & SOP
      • Web Server Software
    • Network Questions
      • Week1 Computer Network Basic
      • Week2(1/3) Application Layer Protocol - HTTP
      • Week2(2/3) Application Layer Protocol - HTTPS
      • Week2(3/3) Application Layer Protocol - DNS
      • Week3 Application Layer
      • Week4 Transport Layer - UDP, TCP
      • Week5 Network Layer - IP Protocol
    • Blocking, NonBlocking and Sync, Async
    • HTTP 0.9-3.0
  • DATABASE
    • Database Questions
      • Week1 DBMS, RDBMS basics
      • Week2 SQL
      • Week3 Index
      • Week4 Anomaly, Functional Dependency, Normalization
      • Week5 DB Transaction, Recovery
    • Normalization
      • 1st Normal Form
      • 2nd Normal Form
      • 3rd Normal Form
    • Ensuring Data Consistency, Atomicity and UX Optimization (feat.Firebase)
    • Redis: Remote Dictionary Server
    • Enhancing Query Performance - User list
  • DATA STRUCTURE
    • Array vs Linked List
    • Counting Sort
  • GIT, Github
    • git clone, invalid path error
  • INFRA
    • Template Page
  • AWS
    • Server Log Archive Pipeline
    • Image Processing using Lambda
  • DOCKER
    • Docker commands
    • Python Executable Environment
    • Docker and VM
  • docker-compose
    • Kafka, Multi Broker
  • KUBERNATES
    • !Encountered Errors
      • my-sql restarts
      • kafka producer: disconnected
    • Kubernetes Components
    • Helm
      • Helm commands
    • Pod network
    • Service network
      • deployment.yaml
      • services.yaml
    • Service type
      • Cluster IP
      • NodePort
    • service-name-headless?
    • kube-proxy
    • Template Page
  • GraphQL
    • Template Page
  • WEB
    • Template Page
  • Reviews
    • Graphic Intern Review
    • Kakao Brain Pathfinder Review
    • JSCODE 자바 1기 Review
  • 😁Dev Jokes
    • Image
      • Plot twist
      • Priorities
      • SQL join guide
      • Google is generous
      • Genie dislikes cloud
      • buggy bugs
      • last day of unpaid internship
      • what if clients know how to inspect
      • its just game
      • how i wrote my achievement on resume
      • self explanatory
      • chr(sum(range(ord(min(str(not))))))
Powered by GitBook
On this page
  • 3.3.4 PCB
  • PCB의 구조
  • PCB의 역할
  • 프로세스 스케줄링
  • 컨텍스트 스위칭
  • 스레드에서의 컨텍스트 스위칭
  1. Books
  2. CS Note for Interview
  3. Ch3. Operating System

3.3.4 Process Control Block (PCB)

PCB

3.3.4 PCB

PCB(Process Control Block)는 운영체제가 프로세스에 대한 메타데이터를 저장한 '데이터'를 말합니다. 프로세스 제어 블록이라고도 합니다. 프로세스가 생성될 때 운영체제는 해당 PCB를 생성합니다. PCB는 프로세스의 상태를 관리하고, 필요한 정보를 저장하여 프로세스 간의 전환을 원활하게 합니다.

PCB의 구조

PCB는 프로세스 스케줄링 상태, 프로세스 ID 등의 중요한 정보를 포함하고 있으며, 다음과 같은 주요 항목으로 구성됩니다:

  • 프로세스 스케줄링 상태: 준비(ready), 실행(running), 대기(waiting) 등의 프로세스 상태 정보.

  • 프로세스 ID: 각 프로세스를 고유하게 식별할 수 있는 ID.

  • 프로세스 우선순위: 프로세스의 우선순위 정보.

  • 프로세스 메모리 정보: 프로세스의 주소 공간 정보, 즉 코드, 데이터, 힙, 스택 영역의 메모리 주소.

  • CPU 레지스터 상태: 프로세스가 실행되던 시점의 CPU 레지스터 값.

  • 프로세스 계정 정보: 프로세스 소유자, 그룹 정보 등.

  • I/O 상태 정보: 프로세스가 사용 중인 I/O 디바이스 정보 및 상태.

PCB의 역할

PCB는 프로세스가 시스템에서 실행되는 동안 필요한 모든 정보를 저장합니다. 운영체제는 이 정보를 사용하여 프로세스를 관리하고, 효율적으로 스케줄링합니다. 특히, 컨텍스트 스위칭(context switching)이 발생할 때 PCB는 중요한 역할을 합니다. 컨텍스트 스위칭은 현재 실행 중인 프로세스의 상태를 저장하고, 다음 실행할 프로세스의 상태를 복원하는 과정입니다.

프로세스 스케줄링

운영체제는 프로세스 스케줄러를 통해 프로세스의 실행 순서를 결정합니다. 이때 PCB는 프로세스의 상태 정보를 바탕으로 스케줄링 결정을 내리기 위해 사용됩니다. 예를 들어, 준비 상태에 있는 프로세스 중 우선순위가 높은 프로세스를 선택하여 실행합니다.

컨텍스트 스위칭

컨텍스트 스위칭은 실행 중인 프로세스의 상태를 PCB에 저장하고, 다른 프로세스의 상태를 PCB에서 불러오는 작업을 말합니다. 이는 멀티태스킹 시스템에서 여러 프로세스를 빠르게 전환하여 실행하는 데 필수적입니다.

  • 절차:

    1. 현재 실행 중인 프로세스의 상태를 PCB에 저장합니다.

    2. 다음 실행할 프로세스의 PCB를 불러와 상태를 복원합니다.

    3. CPU가 다음 프로세스를 실행합니다.

  • 비용: 컨텍스트 스위칭은 CPU 레지스터, 프로그램 카운터, 메모리 맵 등 많은 상태 정보를 저장하고 복원해야 하기 때문에 비용이 발생합니다. 빈번한 컨텍스트 스위칭은 시스템 성능을 저하시킬 수 있습니다.

  • 캐시 미스: 컨텍스트 스위칭 동안 프로세스의 메모리 주소가 변경되면 캐시 메모리에 있는 데이터가 무효화될 수 있습니다. 이로 인해 캐시 미스(cache miss)가 발생하여 메모리 접근 시간이 증가할 수 있습니다.

스레드에서의 컨텍스트 스위칭

컨텍스트 스위칭은 스레드에서도 발생합니다. 스레드는 프로세스 내에서 실행되는 작은 단위로, 동일한 메모리 공간을 공유합니다. 스레드 간의 컨텍스트 스위칭은 프로세스 간의 컨텍스트 스위칭보다 비용이 적게 들고 빠르게 수행됩니다. 이는 스레드가 스택 영역을 제외한 모든 메모리 영역을 공유하기 때문입니다.

결론

PCB는 프로세스 관리의 핵심 요소로, 프로세스의 상태와 관련된 모든 정보를 저장하여 운영체제가 프로세스를 효율적으로 관리하고 스케줄링할 수 있도록 합니다. 또한, 컨텍스트 스위칭을 통해 멀티태스킹을 구현하는 데 중요한 역할을 합니다. PCB와 컨텍스트 스위칭의 원리를 이해하면 시스템 성능 최적화와 안정적인 운영체제 설계에 큰 도움이 됩니다.

Previous3.3.3 Memory Structure of a ProcessNext3.3.5 Multiprocessing

Last updated 8 months ago