[컴퓨터 밑바닥의 비밀] 2장. 프로그램 실행

2.1 운영체제, 프로세스, 스레드의 근본 이해하기

먼저 운영체제, 프로세스, 스레드를 이해하려면 CPU 와 PC(Register), Memory 의 간단한 구조부터 알아야 한다.

 

위 그림처럼 컴퓨터에서 명령어를 처리하기 위해서는 CPU, PC(Register), Memory 등이 필요하다. 각각의 역할이 분명하다. CPU 는 메모리에서 명령어를 하나 가져와서 실행하고 다시 가져오는 것만 반복한다. 다음에 실행할 명령어의 주소는 PC(Register)가 갖고 있다.

 

PC(Register)의 주소값은 기본적으로 1씩 증가하지만 if문과 같은 분기문을 만나면 해당 주소로 동적으로 바뀔 수 있다. 최초의 PC(Register) 가 저장할 값은 각 언어별 main 문으로 지정된다.

 

 

즉, CPU 가 프로그램을 실행하게 하려면 1. 실행 파일을 수동으로 메모리에 복사한 후 2. main 함수에 해당하는 첫 번째 기계 명령어를 메모리에서 찾고 3. 그 주소를 PC 레지스터에 적재하면 된다.

 

이 때, 프로그램을 적재할 수 있는 메모리 영역을 찾고, 하드웨어와 연결하고, 출력문을 사용하려면 이 역시 모두 수동으로 개발해야 한다. 이 번거로운 일을 해주는 것이 운영체제이다.

 

실행중인 모든 프로그램은 상태 정보(Context)를 갖고 있으며 운영체제는 실행중인 프로그램을 Process 라는 이름으로 실행 순서를 관리한다.

 

Process 내의 영역은 위와 같이 나뉘어 있다. 코드 영역, 데이터 영역, 힙 영역, 스택 영역.

 

1. 코드 영역: 실행할 프로그램의 코드

2. 데이터 영역: 전역 변수, 정적 변수

3. 힙 영역: 동적 변수(런타임에 크기가 결정 됨)

4. 스택 영역: 지역 변수, 매개 변수 등(컴파일 타임에 크기가 결정 됨)

 

 

2.5 콜백 함수

 

1) 함수 변수(콜백 함수): 변수를 전달해서 자유롭게 사용하는 것 처럼 함수를 전달할 수 있다.

매개변수로 전달되는 실행 가능한 코드.

 

void make_donut(func f){

       …

       f();

       …

}

2) 비동기 콜백(asynchronous callback): 호출 스레드가 콜백 함수 실행에 의존하지 않는 것

스레드를 생성하고 그 스레드가 함수를 실행하게 하는 것.

 

void real_make_donut(func f){

        …

        f();

        …

}

void make_donut(func f){

       thread t(real_make_donut, f);

}

3) 동기 호출 vs 비동기 호출

: 콜백을 기다리고 안기다리고의 차이로 동기호출과 비동기 호출을 나눌 수 있다.

주로 네트워크 통신, 파일 읽고 쓰기 등 시간이 많이 걸리는 작업을 백그라운드에서 비동기 호출로 실행한다.

4) 동기 콜백 vs 비동기 콜백

 

비동기 콜백에선 변수를 받아서 다음 콜백함수를 호출해야하는 코드를 짤 때 콜백 지옥에 주의하자.

 

 

 

 

2.7 블로킹과 논블로킹

1) 블로킹 호출 vs 논 블로킹 호출

- 블로킹 호출: 스레드 또는 프로세스가 일시 중지 되는 것. 동기

- 논블로킹 호출: 중지 X. 비동기