I/O 디바이스 개념
- 보통 하드웨어 장치는 레지스터를 가지고 있음
- 레지스터들은 메인 메모리의 일부 영역에 매핑됨
I/O Interrupt 처리 기법
- 버스의 병목현상을 처리하기위해
비동기적 이벤트
- 언제 발생할지 모르는 이벤트 ex) 네트워크 패킷도착, I/O 요청
- 처리순서
- 현재 상태 저장
- I/O를 처리하기 위한(ex I/O 일때) ISR(Interrupt Service Routine)으로 점프
- 저장한 실행 상태 복원
- 다시 시작
- Interrupt 에는 우선순위가 있음
- ISR은 짧아야함
- cf) Time Sharing은 타이머의 Interrupt로 이루어짐
동기적 이벤트
- 프로그램 내에서 발생하는 사건 ex) Divide by Zero
- Trap handler에 의해서 처리
Trap vs Interrupt
- 트랩은 프로그램 안에서 일어나는거라 interrupt와 달리 실행상태를 따로 저장/ 복원하지않음.
I/O Handling 기법
Polling
- CPU가 5분대기조 하면서 I/O 가 왔나 기다림 <-> Interrupt
- 컨트롤러나 장치가 매우 빠른 경우에 적합
- CPU 시간이 낭비됨..
DMA(Direct Memory Access)
- 전송 데이터가 크거나 오래걸릴때 폴링의 대안으로 나옴
- DMA 컨트롤러라는 프로세서가 CPU의 비서로 대신 I/O 해옴
- CPU가 I/O 시간동안 다른 일 할 수 있어서 성능굳.
- But 비용적 측면 안좋음
DMA Read 과정
Ex)Disk 의 경우
1. CPU가 DMA 컨트롤러 초기화하고 READ 설정
2. DMA한테 어디 주소로 가서 얼마만큼 읽어온 다음에 지정한 버퍼에 넣어놔 시킴
3. DMA는 디스크 컨트롤러에게 데이터 전송 요청
4. 디스크 컨트롤러는 읽을 수 있는 만큼 읽어서 DMA한테 전송
5. DMA는 받은 데이터를 버퍼에 기록. 전송할때마다 c값을 감소시키면서 cpu가 시킨 횟수만큼 수행
6. c가 0이되면 cpu에게 Interrupt해서 알려줌
DMA Write 과정
- CPU가 DMA 컨트롤러 초기화하고 WRITE 설정
- DMA한테 메모리에 있는 x부터 c의 크기를 알려줌
- DMA는 디스크 컨트롤러가 write 준비됐는지 확인
- DMA는 메모리 버퍼로부터 데이터 읽어와 디스크 컨트롤러한테 전송
- c값이 0이될때까지 전송
DMA vs Polling
- DMA: 추가 장비 필요
- 성능: DMA 최대한 활용하려면 적당한 Parallelism 필요 => I/O 하는동안 CPU 쉬자나. CPU가 그때 일하면 효율성 굳굳
I/O 디바이스 접근방법
Memory 매핑
- 디바이스 레지스터들을 메모리 특정 공간에 매핑해서 사용
- CPU가 특정 영역을 바꿨으면, I/O가 들어온걸로 파악
장점
- CPU는 일반적인 명령어를 사용해서 I/O 할수있음
- 하드웨어 구현없이 편함
단점
- 무조건 메모리 거쳐야해서 성능 나쁨.
- 일부 메모리 영역을 온전히 I/O를 위해 할당해줘야함
I/O Instruction
- I/O 합니다~ 하는 명령어를 만들어서 사용
장점
- 명령어 사용이니 속도 굳굳
단점
- 명령어 만들어야하니 하드웨어적으로 복잡한 구현
