컴퓨터 시스템의 구성
- 다양한 장치들
- CPU, 메모리 : 프로세스 실행에 필수
- 나머지 장치들 : 프로세스 실행시 데이터 입력이나 출력에 사영되는 입출력장치
입출력 장치의 구분
- 세가지 범주
- 전용장치, 공용장치, 가상장치
- 구분기준
- 장치의 기능적 특징과 장치관리자의 관리방법
전용장치
- 한번에 단지 하나의 프로세스에만 할당
- 예 : 테이프 드리이브, 프린터, 플로터 등
- 단점 : 대기시간이 길어질 수 있음
공용장치
- 여러 프로세스 동시에 할당
- 예 : 디스크 같은 직접접근 저장장치
- 스케줄링 기법 필요
가상장치
- 전용장치를 공용장치처럼 보이게 함
- 디스크 같은 공용장치를 이용
- 예 : 스풀링을 적용한 플로터 등
장치의 구성
논리적 구성
- 장치제어기
- 장치를 직접적으로 다루는 전자장치
- 장치에서 발생하는 각종 데이터를 전자신호로 변환하여 운영체제로 보냄
- 운영체제가 요청하는 명령을 받아 장치를 구동
- 운영체제가 보내는 출력을 장치에 맞게 변환
- 장치드라이버
- 응용 프로그램의 입출력 요청을 해당 장치에 맞도록 변환
- 장치의 종류나 제조사에 따라 장치제어기가 이해하는 명령이나 명령의 종류가 다를 수 있기 때문
- 보통 장치제조사에서 해당 장치의 드라이버도 같이 제공
물리적 구성
- CPU 장치 사용법
- 장지제어기의 레지스터를 이용
- 장치의 상태를 확인하거나 장치에 명령
- 메모리 사상 입철력
- 메모리의 특정 영역을 장치제어기의 레지스터와 대응시켜둠
- 메모리를 읽고 쓰는 것으로 CPU가 장치를 사용
입출력 처리유형
입출력 처리
- 프로세스가 진행하며 입출력이 발생하는 경우
- 세가지 유형
- 프로그램 방법
- 인터럽트 방법
- DMA 방법
프로그램 방법
- CPU만을 이용하는 폴링을 이용하여 입출력을 처리
- CPU가 입출력 장치의 상태를 지속적으로 확인하여 CPU가 원하는 상태가 될떄까지 기다림
- CPU 낭비가 심해 비호율적
인터럽트 방법
- 인터럽트를 이용하여 입출력을 처리
- 인터럽트 : 어떤 장지차 다른 장치의 작업을 잠시 중단시키고 자신의 상태를 알리는 기능
- 프로세스를 대기상태로보내고 인터럽트가 발생할때까지 CPU는 다른 프로세스를 처리할 수 있음
- 과정
DMA(Direct Memory Access)
-
DMA제어기를 이요하여 CPU를 통하지 않고 메모리에 직접 접근하여 데이터를 전송하는 방법
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인터럽트 발생 횟수를 단 한번으로 줄여 CPU 효율 극대화
-
과정
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사이클 스틸링
- CPU와 DMA제어기가 동시에 메모리 액세스를 시도하면 DMA제어기에 우선권을 줌
입출력 관리
- 입출력장치와는 독립적인 입출력 관리방법
- 두가지 방법
- 버퍼링
- 스풀링
버퍼링
- CPU의 데이터 처리 속도와 I/O 장치의 데이터 전송 속도의 차이로 인한 문제를 버퍼를 통해 해결
- 메모리를 일시적인 데이터 저장소인 버퍼로 이용
- 단일 버퍼링(버퍼 1개)
- 저장돠 처리를 동시헤 할 수 없이 비효율적
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이중 버퍼링(버퍼2개)
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순환버퍼링(버퍼 3개이상)
스풀링
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입출력 프로세스와 저속 입출력 장치 사이의 데이터 전송을 자기 디스크와 같은 고속 장치를 통하도록 하는 것
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프로세스 입장에서는 입출력 작업이 빨리 끝남
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전용장치를 가상장치로 변화시킴
기억이 안되면, 기록을 -