멀티태스킹, 프로세스, 스레드 이해

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

서브카테고리

개발 툴

대상자

• 소프트웨어 개발자, 시스템 설계자, 운영체제 공부자
• 초보자 수준의 개념 설명

핵심 요약

• 멀티태스킹은 시간 분할(time-sharing) 기술을 통해 CPU가 작업을 빠르게 전환하며 동시성 효과를 구현
• 프로세스는 독립적인 메모리 공간을 가지며, 스레드는 동일한 프로세스 내에서 공유 자원을 사용
• 컨텍스트 스위칭(context switching)은 작업 전환 시 상태 정보를 저장/복원하는 핵심 메커니즘

섹션별 세부 요약

1. 멀티태스킹의 원리

• 단일 CPU에서 멀티태스킹은 시간 분할 기술로 구현되며, 작업 전환 주기가 1ms 이하로 진행
• 운영체제는 프로세스의 실행 상태를 저장 후 다음 작업으로 전환하여 시각적 동시성을 창출
• 사용자에게는 동시 실행처럼 보이지만, 실제로는 순차적 실행

2. 컨텍스트 스위칭의 역할

• 프로세스 스위칭 시 메모리, CPU 상태, 프로그램 카운터 등 정보를 저장/복원
• 스위칭 비용은 CPU 사용률과 시스템 성능에 직접 영향
• 고빈도의 스위칭은 오버헤드 증가로 성능 저하

3. 프로세스의 특징

• 프로세스는 독립적인 메모리 공간, CPU 시간, 시스템 리소스를 할당받음
• 프로세스 간 격리(Isolation)는 시스템 안정성과 보안을 보장
• 프로세스의 실패는 다른 프로세스에 영향을 주지 않음

4. 스레드의 효율성

• 프로세스 내에서 스레드는 공유 메모리, 파일 디스크립터 등 자원을 사용
• 스레드는 독립적인 스택, 레지스터, 프로그램 카운터를 가지며 충돌 방지
• 멀티스레드는 병렬 처리 성능 향상에 기여

결론

• 멀티태스킹 구현 시 프로세스/스레드의 특성과 컨텍스트 스위칭 비용을 고려해야 하며, 작업 병렬화 시 스레드 사용을 권장
• 운영체제의 핵심 메커니즘을 이해하면 시스템 성능 최적화와 안정성 확보 가능