pcb and context switching

Contents/OS/PCB와 컨텍스트 스위칭.md

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+# PCB와 컨텍스트 스위칭
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+### PCB
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+**정의**
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+특정 프로세스의 관리할 필요가 있는 정보를 저장한 운영체제 커널의 자료구조
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+![PCB구조](https://user-images.githubusercontent.com/96561194/213153503-d72bd667-e644-49cb-8b34-2c585a6dbaaa.png)
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+**프로세스 생성과 저장**
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+프로그램이 실행되면 프로세스가 생성되고 프로세스 주소값들에, 스택, 힙 등의 구조를 기반으로 메모리가 할당되고 생성된 프로세스의 메타데이터들이 PCB에 저장되어 관리된다
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+프로세스가 종료되면 PCB도 삭제된다.
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+PCB는 프로세스의 중요한 정보를 포함하고 있기 때문에 일반 사용자가 접근하지 못하도록 커널에서 관리된다
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+메타데이터?
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+데이터를 구조화 한 데이터
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+정보를 효율적으로 찾아내서 이용하기 위해 규칙에 따라 내부에 부여되는 데이터 (DB Index)
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+**역할**
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+CPU가 프로세스 A 작업을 하던 도중 프로세스 B로 넘어갔을 때 다시 A로 돌아올 수 있게 하기 위한 정보를 보관
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+### 컨텍스트 스위칭
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+**정의**
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+멀티 프로세스 환경안에 cpu가 어떤 하나의 프로세스를 실행하고 있는 상태에서 프로세스에 할당된 시간이 종료되거나 인터럽트에 의해 다음 우선순위 프로세스가 실행되어야할 때 기존 프로세스의 상태 또는 레지스터의 값을 PCB에저장하고, cpu가 다음 프로세스를 실행하도록 새로운 프로세스의 PCB를 교체하는 작업
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+**인터럽트**
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+CPU가 프로그램을 실행하고 있을 때, 입출력 하드웨어 장치등에 예외상황이 발생하여 처리가 필요할 경우 CPU에 알려 처리할 수 있도록 하는 것
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+CPU가 인터럽트를 감지하면, 프로세스가 하던일을 멈추고 인터럽트 백터에서 ISR을 찾아 해당 ISR에 따라 요청에 대한 처리를 수행한다
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+ISR(인터럽트 서비스 루틴, 인터럽트 핸들러)
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+인터럽트에 대응하여 특정 기능을 처리하는 기계어 코드 루틴이라고 한다
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+인터럽트 백터
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+인터럽트는 다양한 종류가 있고 일어날 수 있는 위치가 정해져있다
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+이런 다양한 인터럽트를 관리하기 위해 인터럽트의 ISR 을 저장해 놓은 저장소가 인터럽트 백터
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+**인터럽트 발생과 컨텍스트 스위칭**
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+1. 키보드 입력 인터럽트 발생
+2. 현재 실행중인 프로세스 정보를 PCB에 저장
+3. 인터럽트 백터에서 키보드 입력 인터럽트 ISR을 찾음
+4. 키보드 인터럽트 처리를 위한 ISR 주소로 변경
+5. 키보드 인터럽트 처리
+6. 저장된 경로 확인 후 원래 실행중이던 로직 주소로 돌아감
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+2~6 과정을 컨텍스트 스위칭 이라 한다
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+**[컨텍스트 스위칭 예시 그림]**
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+![Untitled](https://user-images.githubusercontent.com/96561194/213153518-80fbebba-8eeb-4acf-85cd-6dc02698506f.png)
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+프로세스 P0 가 실행하다 멈추고 프로세스 P0의 PCB를 저장한 후 P1을 로드하여 실행
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+이후 P1의 PCB를 저장한 후 P0를 다시 로드하여 되돌아감
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+유휴기간
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+-   위 그림의 idle 처럼 프로세스 바꿀때 CPU가 아무것도 안하고 붕 뜨는 시간이 발생
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+캐시미스
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+-   CPU가 데이터를 요청하여 캐시 메모리에 접근 했을 때 해당 데이터가 존재 하지 않아 DRAM에서 정보를 가저와야 하는 경우를 말함
+-   컨텍스트 스위칭이 발생할 때 프로세스가 가지고 있는 메모리 주소가 그대로 있으면 잘못된 주소 변환이 생기므로 캐시 클리어를 해야하고 이 때 캐시미스가 발생됨
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+**컨텍스트 스위칭 오버헤드**
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+컨텍스트 스위칭이 걸린 시간과 + 사용한 메모리 를 뜻함
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+유휴 기간 + 캐시미스 발생으로 인한 메모리 사용