멀티태스킹, 멀티프로세싱, 멀티스레딩 차이점

 

여러 작업을 동시에 수행하는 개념은 다양한 방식으로 구현될 수 있습니다. 대표적인 방식으로는 멀티태스킹(Multitasking), 멀티프로세스(Multiprocessing), 멀티프로세싱(Multiprocessing), 멀티스레딩(Multithreading)이 있습니다. 이 글에서는 각각의 개념을 명확히 구분하고 차이점을 살펴보겠습니다.

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1. 멀티태스킹(Multitasking)

멀티태스킹은 하나의 CPU에서 여러 작업을 동시에 수행하는 것처럼 보이도록 만드는 기술입니다. 현대 운영체제에서는 프로세스 스케줄러가 매우 빠르게 여러 프로세스를 전환(Switching)하여 실행하는 방식으로 멀티태스킹을 구현합니다.

특징

• 하나의 CPU에서 여러 작업을 처리하는 것처럼 보임 (시간 분할 방식)
• 실제로는 여러 작업을 매우 빠르게 전환(Switching)하면서 실행됨
• 대표적인 예: Windows, macOS 등의 운영체제에서 여러 프로그램을 동시에 실행하는 것

CPU와의 관계

• 단일 코어 CPU에서도 멀티태스킹이 가능하지만, 실제로는 매우 빠른 작업 전환을 통해 동작함
• 다중 코어 CPU에서는 멀티태스킹이 더욱 효율적으로 수행됨

예제

사용자가 웹 브라우저로 검색하면서 음악을 들을 때, 여러 프로그램이 동시에 실행되는 것처럼 보이는 것이 멀티태스킹의 예입니다.

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2. 멀티프로세싱(Multiprocessing)

멀티프로세싱은 멀티코어 시스템에서 여러 개의 프로세스를 병렬로 실행하는 방식입니다. 멀티프로세스와 개념이 유사하지만, 멀티코어 환경에서 프로세스를 병렬로 실행하는 것이 핵심입니다.

특징

• 여러 개의 CPU(Core)를 활용하여 병렬 처리 가능
• CPU 리소스를 극대화할 수 있음
• 프로세스 간 자원 공유가 어려울 수 있음
• 파이썬의 multiprocessing 라이브러리 등을 활용할 수 있음

CPU와의 관계

• 단일 코어 CPU에서는 의미가 없음
• 멀티코어 CPU에서만 병렬 처리가 가능하며, 코어 수에 따라 성능이 결정됨

예제

데이터 분석 프로그램에서 여러 개의 CPU 코어를 활용하여 데이터를 병렬로 처리하는 것이 멀티프로세싱의 예입니다.

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3. 멀티스레딩(Multithreading)

멀티스레딩은 하나의 프로세스 내부에서 여러 개의 스레드를 실행하는 방식입니다. 스레드는 프로세스 내에서 실행되는 경량 작업 단위로, 프로세스의 메모리 공간을 공유합니다.

특징

• 하나의 프로세스 내에서 여러 개의 스레드를 실행
• 스레드는 메모리를 공유하여 빠른 데이터 교환이 가능함
• 스레드 간 동기화 문제(경쟁 조건, 데드락 등)가 발생할 수 있음
• CPU 바운드 작업보다는 I/O 바운드 작업에 적합함

CPU와의 관계

• 단일 코어 CPU에서도 멀티스레딩이 가능하지만, 스레드 전환을 통해 동작함
• 멀티코어 CPU에서는 스레드가 병렬로 실행될 수 있음
• 하이퍼스레딩 기술이 적용된 CPU에서는 하나의 코어에서 여러 스레드를 실행할 수 있음

예제

게임에서 여러 개의 스레드를 활용하여 하나의 스레드는 사용자 입력을 처리하고, 다른 스레드는 그래픽을 렌더링하는 것이 멀티스레딩의 예입니다.

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[ 개념 비교 ]

개념	실행	단위메모리 공유	주요 특징	CPU 활용
멀티태스킹	프로세스	X	빠른 전환(Switching)으로 동시에 실행하는 것처럼 보임	단일/다중 코어 모두 가능
멀티프로세스	프로세스	X	독립적인 프로세스로 실행, 프로세스 간 통신 필요	멀티코어에서 병렬 실행 가능
멀티프로세싱	프로세스	X	멀티코어 활용, 병렬 처리 가능	멀티코어 필수
멀티스레딩	스레드	O	하나의 프로세스 내에서 다중 작업 수행	단일 코어에서도 실행 가능하지만, 멀티코어에서 성능 향상

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언제 어떤 방식을 사용할까?

• 멀티태스킹: 여러 작업을 동시에 실행하는 운영체제 수준의 동작을 원할 때.
• 멀티프로세싱: 멀티코어 CPU를 활용하여 병렬 처리를 최적화할 때.
• 멀티스레딩: 하나의 프로그램 내에서 여러 작업을 동시에 처리하고, 메모리를 공유해야 할 때.

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