Mode bit
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사용자 프로그램의 잘못된 수행으로 다른 프로그램 및 운영체제에 피해가 가지 않도록 하기 위한 보로 장치
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Mode bit을 통해 하드웨어적으로 두 가지 모드의 operation 지원
1 사용자 모드 : 사용자 프로그램 수행
0 모니터 모드: OS 코드 수행
<모니터 모드 = 커널 모드 = 시스템 모드>
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보안을 해칠 수 있는 중요한 명령어는 모니터 모드에서만 수행 가능 '특권명령'으로 규정
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interupt나 Exception 발생시 하드웨어가 mode bit을 0으로 바꿈
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사용자 프로그램에게 CPU를 넘기기 전에 mode bit 을 1로 셋팅
Timer
타이머
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정해진 시간이 흐른 뒤 운영체제에게 제어권이 넘어가도록 인터럽트를 발생시킴
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타이머는 매 클럭 틱 때마다 1씩 감소
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타이머 값이 0이 되면 타이머 인터럽트 발생
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CPU를 특정 프로그램이 독점하는 것으로부터 보호
타이머는 time sharing을 구현하기 위해 널리 이용됨
타이머는 현재 시간을 계산하기 위해서도 사용
Device Controller
I/O device controller
- 해당 I/O장치유형을 관리하는 일종의 작은 CPU
- 제어 정보를 위해 control register, status register를 가짐
- local buffer를 가짐 (일종의 data register)
I/O는 실제 device와 local buffer 사이에서 일어남
Device controller는 I/O가 끝났을 경우 interrupt로 CPU에 그 사실을 알림
device driver(장치구동기)
: OS코드 중 각 장치별 처리루틴 -> software
device controller(장치제어기)
: 각 장치를 통제하는 일종의 작은 CPU -> hardware
Buffer
각각의 디바이스 컨트롤러들이 명령을 내려 디바이스의 데이터를 읽어오거나 출력할때는 데이터를 저장하는 공간이다. (각각의 디바이스들의 램역할)
입출력(I/O)의 수행
모든 입출력 명령은 특권 명령
사용자 프로그램은 어떻게 I/O를 하는가?
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시스템콜(system call) 사용자 프로그램은 운영체제에게 I/O 요청
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trap을 사용하여 인터럽트 벡터의 특정 위치로 이동
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제어권이 인터럽트 벡터가 가리키는 인터럽트 서비스 루틴으로 이동
-올바른 I/O 요청인지 확인 후 I/O 수행
-I/O 완료 시 제어권을 시스템콜 다음 명령으로 옮김
시스템콜 : 사용자 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출하는 것
인터럽트(Interrupt)
인터럽트
- 인터럽트 당한 시점의 레지스터와 program counter 를 save 한 후 CPU의 제어를 인터럽트 처리 루틴에 넘긴다.
Interrupt(넓은 의미)
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interrupt(하드웨어 인터럽트):하드웨어가 발생시킨 인터럽트
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Trap(소프트웨어 인터럽트)
Exception: 프로그램이 오류를 범한 경우
System call : 프로그램이 커널 함수를 호출하는 경우
인터럽트 관련 용어
인터럽트 벡터
- 해당 인터럽트의 처리 루틴 주소를 가지고 있음
인터럽트 처리 루틴
(=interrupt Service Routine, 인터럽트 핸들러)
- 해당 인터럽트를 처리하는 커널 함수
DMA(Direct Memory Access)
- 빠른 입출력 장치를 메모리에 가까운 속도로 처리하기 위해사용
- CPU의 중재 없이 Device controller가 device의 buffer storage의 내용을 메모리에 block 단위로 직접 전송
- 바이트 단위가 아니라 block 단위로 인터럽트를 발생시킴
