[OS] 멀티 프로그래밍, 멀티 태스킹, 멀티 프로세싱, 멀티 스레딩

저번 포스팅에 이어, 이번 포스팅 에서는 Multi-programming, Multi-Taskng, Multi-processing, Multi-Threding을 다뤄보도록 하겠다.

1. Multi-Programming

단일 프로세서에서 여러 프로그램을 메모리에 동시에 올려놓고 수행하는 것을 뜻한다.
멀티 프로그래밍에서는 하나의 프로그램이 I/O 작업을 하는 경우 유휴 시간으로 대기하는 것이 아닌, 다른 프로그램이 그 동안 CPU 및 기타 리소스를 활용한다.

Multi-Programming 출처: https://www.scaler.com/topics/multiprogramming-operating-system/

다수의 작업(Task)을 운영체제 스케줄링에 의해 번갈아가면서 처리하는 것을 뜻한다(Process, Thread 모두 작업의 단위가 될 수 있음).
시분할 시스템(Time Sharing System)을 적용하여 프로세스의 응답 시간을 최소화 하는데 목적을 두고 있다.

시분할 시스템이란?

한 작업이 CPU 시간을 오래 잡고 있는 것을 방지하고자, 각 작업을 일정 시간(time quantum or time slice) 동안 번갈아 가면서 실행하는 것을 뜻함

Time Sharing System

멀티 프로그래밍과 멀티 태스킹의 가장 큰 차이점은 시분할 시스템(Time Sharing System) 이다.
멀티 프로그래밍은 time slice에 의한 CPU 스위칭이 없기 때문에(I/O 스위칭만 발생) 하나의 작업이 CPU 시간을 오래 잡고 있을 수 있다는 문제가 발생한다.
- 이는 높은 CPU 이용률과 긴 응답 시간의 결과를 가져온다.

두 대 이상의 프로세서가 다수의 프로세스를 협력적으로 동시에 처리하는 것(프로세서는 CPU와 같은 개념으로 생각하면 된다)
각 프로세서는 다수의 프로세스를 처리하며, 각 프로세스는 다수의 프로세서에 의해 처리된다.
각 프로세서가 자원을 공유하면서 프로세스를 처리하기 때문에, 하나의 프로세서가 멈춰도 작업은 정지되지 않는다.

Multi-Processing 출처: https://levelup.gitconnected.com/

스레드(Thread)란 ?

한 프로세스 내에서 구분지어진 실행 단위
프로세서가 여러 개인 경우 멀티 스레딩 을 통해 병렬성(Parallelism)을 높일 수 있다.
- 프로세스의 스레드들이 각각 다른 프로세서(CPU)에서 병렬적으로 수행될 수 있기 때문
만약, 프로세서가 한 개인 경우에는 멀티 스레딩을 통해 동시성(Concurrency) 를 높일 수 있다.
- 작업 중인 스레드가 blocked(waiting) 되더라도 다른 스레드로 스위칭이 가능하기 때문에, 실제로는 각 시간에는 한 작업만 수행되지만 병렬적으로 수행되는 것 처럼 보인다.

Multi-Threading 출처: https://levelup.gitconnected.com/