[윤, 조이] - Process, Processor, Thread

# 프로세서와 프로세스에 대해 설명해 주세요

프로세서는 컴퓨터 내에서 프로그램을 수행하는 하드웨어 유닛으로 보통 CPU를 의미합니다.
프로세스는 메모리 자원 할당의 단위로 메모리에 적재되어 실행중인 프로그램을 뜻합니다.

- 프로세서는 컴퓨터 내에서 프로그램을 수행하는 하드웨어 유닛이며, 중앙처리장치
- 프로세스는 CPU가 프로그램을 실행할 과정과 실행 시 참조할 데이터를 메모리(램)에 적재해 둔 것.

### 프로세스와 스레드의 메모리 영역에 대해 설명해 주세요

프로세스는 코드, 데이터, 힙, 스택의 영역을 할당받습니다. 스레드는 스택을 별도로 할당받고 나머지 영역은 다른 스레드들과 공유합니다. 스택은 LIFO 후입선출의 특징을 갖고 있어 여러 스레드가 공유하게 될 경우 실행 흐름이 뒤섞이게 되기 때문에 스레드는 독립적인 스택 영역을 할당받습니다.

### 코어와 쓰레드 (물리적 쓰레드) 하이퍼쓰레딩

코어는 ALU, 레지스터, 컨트롤러로 구성된, CPU에서 핵심이 되는 부품이다.
하이퍼쓰레딩 기술이 도입되기전까지, 한개의 코어는 한개의 쓰레드라고도 볼수있었으며, 한번에 한가지 작업만 처리할 수 있었다.
이경우에 코어의 자원을 100% 활용할 수 없었는데(잉여자원이 남는다.), 인텔은 이를 개선하기위해서 하이퍼쓰레딩 기술을 도입하였다. 하이퍼쓰레딩은 코어의 잉여자원을 활용하여, 한개의 코어를 2개의 스레드로 나눔으로써 두가지 작업을 동시에 처리한다.(병렬성) (검증필요.)

[https://sc-iwrwh.tistory.com/26](https://sc-iwrwh.tistory.com/26)
[https://militstory.com/1](https://militstory.com/1)
[https://www.intel.co.kr/content/www/kr/ko/gaming/resources/hyper-threading.html](https://www.intel.co.kr/content/www/kr/ko/gaming/resources/hyper-threading.html)
[https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=9140043&memberNo=10558726](https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=9140043&memberNo=10558726)

### 논리적 쓰레드란?

논리적스레드는 프로세스 내에서 실행되는 세부작업의 단위 이다. 논리적 쓰레드에서의 작업은 실제로 병렬적으로 처리되는 것 처럼 보이지만, 짧은 시간에 여러개의 작업을 번갈아 가면서 처리한다.
물리적 쓰레드와는 다르게 소프트웨어적으로 얼마든지 할당이 가능하다.
(IOS에서는 NSThread가 여기에 해당)

### 멀티 프로세싱과 멀티 스레딩 프로그래밍은 무엇인가요? => 멀티프로세싱의 의미가 다양하다는 이야기가 있습니다
[소들이 블로그](https://babbab2.tistory.com/63)
[guru99-multiprocessing-multithreading](https://www.guru99.com/difference-between-multiprocessing-and-multithreading.html#:~:text=A+multiprocessing+system+has+more+than+two+processors+whereas+Multithreading,runs+parallel+to+each+other)
[Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Multiprocessing#:~:text=Multiprocessing+is+the+use+of,within+a+single+computer+system.&text=Multiprocessing+however+means+true+parallel,using+more+than+one+processor.)

- **멀티프로세싱**
- 멀티프로세싱은 두 개 이상의 프로세서를 사용하는 방식입니다.
- 운영체제 관점에서 멀티프로세싱은 여러 프로세서에서 각각 프로세스를 실행하는 병렬적 프로그래밍 방식입니다. 하나의 프로세서가 시분할 방식으로 여러 프로세스를 실행하는 것이 아닌 **실제로 여러 프로세서를 동시에 사용하는 진짜 병렬 프로그래밍**입니다.
- **멀티스레딩**은 하나의 프로세스를 여러 스레드를 통해 동시에 작업하는 프로그래밍 방식입니다.

### 멀티 스레딩 프로그래밍의 장단점은 무엇인가요?
[소들이 블로그](https://babbab2.tistory.com/63)
- 장점
- 프로세스보다 적은 메모리 공간을 차지해 자원 소모가 적습니다 (자원소모감소)
- 공유 영역을 통해 데이터를 주고 받을 수 있어 스레드끼리의 통신이 간단하고 빠릅니다 (응답시간 단축)
- 스레드 간의 문맥교환은 프로세스의 문맥교환보다 비용이 훨신 적습니다 (처리비용 감소)
- 단점
- 오류로 인해 하나의 스레드가 종료되면 전체 스레드가 종료됩니다
- 동일한 자원에 동시에 접근하는 일이 발생할 수 있어 동기화 문제에 주의해야 합니다

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## Windows 운영체제의 32bit 버전, 64bit 버전, ARM 버전에 대해 설명해 주세요.

- 32bit 버전 64bit 버전은 CPU가 한번에 처리할 수 있는 데이터 크기 (word)에 따른 프로세서입니다
- word의 크기와 램을 얼마나 수용할 수 있는지가 차이납니다. 32bit 버전은 RAM을 최대 4GB까지 인식할 수 있습니다.
- CISC 아키텍처를 사용하는 프로세서로 주로 PC에 사용됩니다
- ARM은 RISC (Reduced Instruction Set Computing) 아키텍처를 사용하는 프로세서입니다
- 저전력 경량화 프로세서에 적합해 임베디드나 모바일 규모로 많이 사용됩니다.

### RISC와 CISC는 무엇인가요? ISA (Instruction Set Architecture)에 대해 설명해 주세요

[블로그-ISA](http://melonicedlatte.com/computerarchitecture/2019/01/30/192433.html)

[velog-컴퓨터구조ISACISCvsRISC](https://velog.io/@apphia39/%EC%BB%B4%ED%93%A8%ED%84%B0%EA%B5%AC%EC%A1%B0ISA-CISC-vs.-RISC)

ISA (Instruction Set Architecture)는 프로세서가 실행하는 명령어들의 집합 구조입니다. 그리고 ISA에 대표적으로 RISC(Reduced Instruction Set Computers)와 CISC(Complex Instruction Set Computers)가 있습니다.

- CISC는 복잡하고 기능이 많은 명령어로 구성되어 있어 흔히 컴퓨터에 많이 사용되며 대표적으로 인텔의 x86(IA-32 Intel Architecture 32bit) 이 있습니다.
- RISC는 CISC 중 자주 사용하는 명령어들의 집합으로 적은 수의 명령어로 구성되어 단순하고 빠르고 전력 소모가 적고 저렴합니다. 임베디드나 모바일 등에서 발열, 전력, 무게 등을 줄여야하는 곳에 많이 사용합니다.

### (체크하기) 애플이 CISC → RISC 로 갈아탄 이유 ?

1. 배터리효율
- RISC는 최소한의 명령어 세트만 지원하기 때문에, 내부구조가 비교적 간단하고, 필요한 트랜지스터의 갯수도 적기 때문에, 전력 효율이 높다.
2. 성능
- RISC는 짧은 고정길이 명령어를 반복해서 디코딩이 빠른반면 , CISC는 길이가 제각각인 여러 복잡한 명령어를 지원하여, 디코딩 속도가 느리다.
- CISC는 명령어 개수 증가에 따라 프로세서 내부구조가 복잡해져, 고속으로 작동되는 프로세서를 생산하기 어렵다.
3. 애플생태계 통합
- Ipad, IPhone과 같은 아키텍쳐를 사용하게 되므로, 맥에서 ios의 앱들을 실행할 수 있게 된다.
4. CPU 직접 생산
- ARM 사의 경우 지적재산권만 판매하고, 제조는 애플이하기때문에, 목적에 맞게 독자적으로 아키텍쳐를 개발할 수 있다.
[https://www.youtube.com/watch?v=G-fJJ-OHLDw&t=174s](https://www.youtube.com/watch?v=G-fJJ-OHLDw&t=174s)

**애플이 새로 출시한 매킨토시 컴퓨터에서 iOS의 애플리케이션을 실행할 수 있는 이유는 무엇일까요?**

M1칩이 ARM 기반이라 iOS와 호환이 가능합니다. 즉, 두 프로세서의 instruction set이 같습니다

M1 프로세서 → ARM 명령어 집합 구조를 최초로 사용

**이전의 매킨토시 컴퓨터에서는 불가능했던 이유는 무엇일까요?**

→ iOS는 ARM 명령어 기반, macOS는 인텔 프로세서 기반으로 OS가 구현되었음, 2020년도 macOS 빅서 버전부터 Apple Silicon으로 전환해서 ARM 아키텍처를 지원하는 최초의 macOS가 됨 (하위 호완성을 지원하기 위해 로제타2와 유니버셜2 등 )

- 로제타2는 m1 컴퓨터에서 인텔 앱을 구동하길 도와주는 에뮬레이터
- Apple Silicon은 프로세서


## CPU 프로세스 스케쥴링 방식에는 어떤 것들이 있나요?

- FCFS (First Come First Served) - 먼저 온 애를 먼저 처리. 하지만 먼저 온 애가 오래 걸리면 대기시간이 너무 길어짐 (평균 대기시간 증가. 비효율적)
- SJF (Shortest Job First 최단작업 우선 스케줄링) - 짧은 애 우선 처리. 하지만 이러면 오래 걸리는 애는 평생 처리가 안됨 (기아 현상 발생)
- Priority Scheduling 우선순위 스케줄링 - 우선순위가 높은 애를 먼저 처리하는 방식. 대기시간이라는 우선순위 추가한 Aging 기법으로 기아현상을 보완하는 방식
- Round Robin 라운드로빈 - 시분할 시스템. 한번에 CPU를 사용할 수 있는 시간이 제한되어 프로세스끼리 돌아가며 CPU를 할당받는 방식
- 멀티레벨큐 - 성격이 다른 프로세스들을 각기 다른 큐로 분배해 관리하는 방식. 큐마다 우선순위와 스케줄링 방식이 다름
- 멀티레벨피드백큐 - 멀티레벨큐에서 서로 이동이 가능하도록 하는 방식. 우선순위가 낮은 큐에서 오래 기다렸으면 우선순위 높은 큐로 이동하는 식

### 비선점과 선점의 차이는 무엇인가요? 앞서 말씀하신 스케줄링 방식들은 각각 어디에 속하나요?

- 선점은 어떤 프로세스가 CPU를 사용중이더라도 다른 프로세스가 해당 자원을 빼앗을 수 있는 방식입니다.
- Round Robin, 멀티레벨큐, 멀티레벨피드백큐
- 비선점은 어떤 프로세스가 CPU를 사용 중이라면 다른 프로세스가 그것을 빼앗아올 수 없는 방식입니다.
- FCFS, SJF, 우선순위 스케줄링

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## 동시성 프로그래밍이란 무엇인가요?

동시는 하나의 CPU에서 여러 프로세스나 스레드에 일을 분산시켜 동시에 일을 처리하는 방식입니다.

### 병렬성 프로그래밍과의 차이가 무엇인가요?

병렬은 여러 개의 CPU에서 물리적으로 동시에 일을 처리하는 것입니다. 동시성은 소프트웨어적인 스레드들에서 동시에 일을 처리하는 방식입니다.

### 동시성 프로그래밍이 필요한 이유가 무엇인가요?

네트워크 작업 등 오래 걸리는 작업을 대기하다보면 뷰의 업데이트나 사용자와의 인터렉션이 느려질 수 있습니다. 따라서 성능과 반응성을 최적화하기 위해 오래 걸리는 작업들은 다른 스레드에서 다루는 것이 좋습니다.

### 동기sync와 비동기async의 차이에 대해 말씀해 주세요

동기는 어떤 작업이 끝나기를 기다렸다가 수행하는 것이고 비동기는 어떤 작업이 끝나길 기다리지 않는 것입니다.

## GCD가 무엇인가요?

Grand Central Dispatch
비동기 프로그래밍을 할 수 있게 해도록 애플이 지원해주는 기술입니다.

### Dispatch Queue의 종류는 어떻게 나눠지며 무엇무엇이 있나요?

- 시스템이 자동으로 생성하는 main 큐와 백그라운드에서 동작하는 글로벌 큐가 있습니다.
- 글로벌 큐는 Qos (Quality of Service) 우선순위에 따라 분류되며 .userInteractive, .userInitiated, .default, .utility, .background 가 있습니다.
- .userInteractive - 유저와 직접적인 상호작용하는 작업, 즉시 수행되어야할 것
- .userInitiated - 유저가 기다리고 있는 작업
- .default - 일반 작업
- .utility - 계산 등 길게 실행되는 작업
- .background - 유저가 인지하지 않고 있어 시간이 안 중요한 작업
- 직접 생성하는 private 큐가 있습니다.

### (체크하기 런루프) UI관련작업을 메인쓰레드에서 진행해야하는 이유가 무엇인가요?

[ios-why-the-ui-need-to-be-updated-on-main-thread](https://medium.com/@duwei199714/ios-why-the-ui-need-to-be-updated-on-main-thread-fd0fef070e7f)

우선 UI를 비동기 큐에서 처리하면 대기시간이 길어져 뷰가 업데이트되는데 시간이 소요될 수 있습니다.
모두 main 스레드에서 하는 이유는 비동기로 여러곳에서 처리하면 순서를 보장할 수 없습니다. 예를 들어 화면을 여러번 회전했을 때 뷰가 적절하지 못한 시점에 따로따로 바뀔 수 있습니다.
UIKit요소들을 thread-safe하게 설계하려면 많은 비용이 들기 때문입니다.

앱이 실행된후, 발생하는 이벤트에 대응하기위해서 MainRunLoop가 계속해서 돌게된다.
메인 런루프란, 들어오는 이벤트에 대한 응답으로 event handler를 실행하기 위해, 반복해서 실행하는 루프를 말한다.
Launch Time 이후 Running 부분 , 메인쓰레드에서 메인런루프가 동작한다.

[https://furang-note.tistory.com/38](https://furang-note.tistory.com/38)

### Thread-safe해야하는 이유는 무엇인가요?

여러 스레드가 한 데이터에 동시다발적으로 접근한다면 의도하지 않은 결과가 나타날 수 있습니다.

### (체크하기) main에서 DispatchQueue.main.sync를 하면 안되는 이유?/현재큐에서 현재큐로 sync로 작업을 보내면 안되는 이유?

메인큐는 SerialQueue이기 때문에, 먼저 수행된 작업이 반환되고 난후, 순차적으로 다음작업을 수행하게된다.

func someFunction() {
	  DispatchQueue.main.sync {
		   anotherFunction()	
		}
}

someFunction()이 실행된후, 함수내부에서 anotherFunction()이 메인큐로 전달되었는데, anotherFunction()은 sync로 전달되어서 이전작업이 끝나기 전까지 시작되지 않는다. 따라서 anotherFunction()은 절대로 실행될 수 없다.

→ 이전에 실행중인 작업이 없다면 동기로 작업을 전달 할 수 있다.

DispatchQueue.main.sync {
	 someFunction()
} //에러 x

[https://woozzang.tistory.com/132](https://woozzang.tistory.com/132)

### 비동기작업에서 탈출클로저를 사용하는 이유?

탈출클로저란 ? 함수의 인자로 전달된 클로저가 함수가 반환된 후 실행 되는 클로저.

비동기로 작업을 처리할 경우 함수 밖에서 클로저가 실행될 수 있다.

하지만, 함수가 종료되면, 지역변수는 더이상 사용할 수 없게 되므로 , 클로저에 @escaping를 붙여 탈출 가능 속성으로 정해두면 해당 클로저만을 위한 메모리공간을 확보해서 함수가 종료된이후에도 사용가능하게 된다. ?..

### Dispatch Group은 언제 사용할 수 있나요?

여러 비동기 작업들의 묶음이 최종적으로 종료된 시점을 알고 싶을 때 사용할 수 있습니다. 예를 들어 여러 네트워크 데이터를 받은 후 뷰를 한번에 업데이트하는 경우가 있을 수 있습니다.

## GCD와 Operation의 차이에 대해 말씀해 주세요

- Operation은 작업을 인스턴스화시켜 OperationQueue에 넣는 방식이라 재사용성이 높고 GCD는 클로저로 작업을 큐에 보내는 방식이라 간단합니다.
- Operation은 실행 순서 지정이나 취소 등의 기능을 더 많이 지원합니다.
- GCD도 `cancel()` 과 `notify()`메서드로 현재 작업 후 어떤 작업을 실행할지 정할 수 있습니다.
- Operation은 하나의 Opeartion을 취소할 수도 있고 전체 Operation을 취소할 수도 있습니다.
- Opeartion은 의존성을 설정해 순서를 지정할 수 있으며 그 과정에서 파일을 전달할 수도 있습니다.
- Operation은 일시중지 및 상태추적의 기능이 있습니다. isReady, isExecuting, isFinished로 상태를 추적할 수 있습니다

### 언제 GCD와 Operation을 사용할지에 대한 선택 기준을 말씀해 주세요.

Operation은 작업 사이에 의존성(실행 순서)를 지정하거나 취소, 일시중지/상태추적 등이 필요할 때 유용합니다. 하지만 네트워크 통신으로 인한 데이터 다운로드와 같은 일반적인 비동기 작업은 GCD를 사용하는 것이 간단합니다.

### GCD와 Operation의 취소 기능에 대해 설명해 주세요

둘 다 취소요청을 했을 때 바로 취소되는 것이 아니라 `isCancelled` 프로퍼티가 true로 설정됩니다. 따라서 작업이 취소되길 원하면 해당 프로퍼티가 true인지 확인하고 true일 때의 처리가 필요합니다.