[System Program] [5] Exceptions and Processes

> Control flow (제어 흐름)

# 프로세서는 한 번에 하나의 instruction을 실행한다. 

시작부터 끝까지, CPU는 일련의 instuction들을 하나씩 읽고 처리한다. 

-> CPU's control flow; 프로그램에서 실행되는 각 구문, 명령어나 함수가 호출되는 순서

 

> Altering the Control Flow

순차적으로 진행되는 제어 흐름의 변화를 일으키는 요인

 

# program state를 변화시키는 요소

• Jumps and branches
• Call and return

# system state를 변화시키는 요소 -> exceptional control flow 발생

• Data arrives from a disk or a network adapter
• Instruction divides by zero
• Ctrl+C를 통한 프로시져 종료
• system timer expires

> Exceptional Control Flow (ECF)

모든 단계의 computer system에 존재한다. 

# Low level mechanism - Exceptions

Exception; 이벤트에 대해 OS kernel에 제어를 전송

** kernel;  컴퓨터의 운영 체제(OS)의 핵심이 되는 컴퓨터 프로그램으로, 시스템의 모든 것을 통제하고, 응용 프로그램 수행에 필요한 서비스를 제공한다. 

 

# High level mechanism - Process context switch/ Signals/ Nonlocal jumps

 

> Asynchronous Exceptions (비동기식 인터럽트) => Interrupt

# 정해진 기준없이 예측 불가능하게 이벤트 발생

# 다른 하드웨어 장비가 CPU와 상관없이 발생시킴

# Example: Timer interrupt/ I/O interrupt form external device

 

> Synchronous Exceptions (동기식 인터럽트) => Exception

# 이벤트가 예측 불가능하게 발생하는 것이 아니라 기준에 맞추어 또는 시간에 맞추어 수행시키는 것을 의미

# 내부적으로 CPU control unit이 명령어의 실행결과로 자주 발생시킴

(Intel CPU에서 사용되는 exception의 분류)

# trap: INT 명령으로 명시적 발생

• Intentional
• Examples: system calls, breakpoint traps, special instructions
• Returns control to “next” instruction

# fault: 0으로 나눈 에러

• Unintentional but possibly recoverable
• Examples: page faults (recoverable), protection faults (unrecoverable), floating point exceptions
• Either re-executes faulting (“current”) instruction or aborts

# abort: 복구 불가능한 에러

• Unintentional and unrecoverable
• Examples: illegal instruction, parity error, machine check
• Aborts current program

> Processes

# Process; 프로그램(program)의 인스턴스(instance)

# 2개의 key abstractions

• logical control flow; 각 프로그램에 프로세서를 혼자 사용한다는 착각을 제공 -> context switching
• private address space; 각 프로그램에 메모리를 혼자 사용한다는 착각(각 프로그램에 할당된 사적 주소공간의 메모리는 다른 프로세서가 읽거나 쓸 수 없다) -> virtual memory

> Multiprocessing

# The Traditional Reality 

단일 프로세서가 여러 프로세스를 동시에 실행한다. 

# The Modern Reality -> multicore processors

> Concurrent Processees ( 동시성 흐름 )

동시성 흐름이란, 동시에 실행된다는 개념보다는 다른 논리 흐름과 실행시간이 겹치는 흐름을 의미한다. 

> Context Switching ( 문맥 전환 )

커널은 문맥 전환(context switch)을 통해 멀티태스킹을 구현

** 문맥(context)은 커널이 선점된 프로세스를 다시 시작하기 위해 필요로 하는 일종의 상태

> System Call Error Handling

# return -1

# set global variable errno to indicate cause

 

> Creating Processes

fork를 통해 부모 프로세스는 자식 프로세스를 생성

# int fork(void)

자식 프로세스에게는 0을 반환하고, 부모 프로세스에게는 자식의 PID를 반환한다. 

• call once, return twice
• concurrent execution (동시에 실행); 실행 순서를 예측할 수 없다.
• 주소 공간을 복제 BUT 개별적으로 분리 
• Shared open files