다양한 입출력장치들이 컴퓨터 내부와 소통할 때
장치컨트롤러와 장치드라이버라는 개념에 의해서 정보를 주고받게 됩니다.

🔧 장치 컨트롤러

입출력 제어기, 입출력 모듈 등 다양한 이름으로 불립니다.

😵 장치 컨트롤러가 필요한 이유

첫째, 입출력 장치에 종류는 너무 다양합니다.
입출력 장치가 다양한만큼 장치마다 속도,데이터,전송 형식 등도 제각각입니다.
=> 입출력장치와 정보를 주고받는 방식을 규격화하기 어려움

둘째, CPU,메모리의 데이터 전송률은 높지만 입출력장치는 낮습니다.
(참고, 전송률은 데이터를 얼마나 빨리 교환할 수 있는 나타내는 지표)
CPU,메모리는 1초에도 수많은 데이터를 주고받을수 있지만
상대적으로 전송률이 낮은 입출력장치는 같은 시간동안
데이터를 조금씩만 주고받을 수 있습니다.
=> 전송률의 차이는 CPU와 메모리, 입출력장치 간의 통신을 어렵게 합니다.

이러한 이유로 입출력장치는 장치 컨트롤러를 통해 컴퓨터와 연결된다.

✅ 장치 컨트롤러 역할

• CPU와 입출력장치 간의 통신 중개
  입출력장치 정보를 CPU가 이해할 수 있게 전달

• 오류 검출
  연결된 입출력장치 오류 검출

• 데이터 버퍼링
  전송률이 높은 장치와 낮은 장치 사이에 주고 받는 데이터를
  버퍼라는 임시 저장 공간에 저장하여 전송률을 비슷하게 맞추는 방법입니다.
  
  전송률이 낮은경우 : 데이터를 조금씩모았다가 한 꺼번에 보낸다.
  전송률이 높은 경우 : 데이터를 많이받아서 조금씩 보낸다.

🪵 장치 컨트롤러 내부구조

데이터레지스터는 CPU와 입출력장치 사이에 주고받을 데이터가 담기는 레지스터입니다.
=> 앞서 설명한 버퍼 역할을 합니다.데이터가 많은 입출력장치는 레지스터 대신 RAM을 사용합니다.
상태레지스터는 입출력장치의 상태를 저장합니다.ex) 입출력장치 오류, 작업 완료 등
제어레지스터는 입출력장치가 수행할 내용에 대한 제어 명령을 저장합니다.

이렇게 레지스터에 담긴 값들은 버스를 타고 CPU나 다른 입출력장치에 전달됩니다.

🪛 장치 드라이버

새로운 장치를 컴퓨터에 연결하면 장치 드라이버를 설치해야합니다.
장치드라이버는 장치 컨트롤러의 동작을 감지,제어해서 컨트롤러가 컴퓨터 내부와
정보를 주고받을 수 있도록 합니다.
장치컨트롤러가 입출력장치를 위한 하드웨어적인 통로라면,
장치드라이버는 입출력장치를 위한 소프트웨어적인 통로입니다.

또한 하드웨어나 장치를 제어하기 위해서 커널의 일부로 동작하는 프로그램입니다.
(커널 : 운영체제 중 항상 메모리에 올라가 있는 운영체제의 핵심 부분으로써 하드웨어와 응용 프로그램 사이에서 인터페이스를 제공하는 역할)

컴퓨터(정확하게는 운영체제)가 연결된 장치의 드라이버를 인식하고 실행할 수 있으면
어떤 회사에서 만들어진 제품이든 컴퓨터 내부 정보를 주고받을 수 있습니다.

반대로 장치드라이버를 인식하거나 실행할 수 없다면
그 장치는 컴퓨터 내부와 정보를 주고 받을 수 없습니다.
+ 장치 드라이버는 운영체제가 기본으로 제공하는 것도 있습니다.But 장치 제작가가 따로 제공하기도 합니다.장치 드라이버를 따로 제공하는 경우 입출력장치는 해당드라이버를 직접 설치해야만 사용 가능합니다.

🪵 장치 드라이버 설계

논리계층,물리계층으로 나뉩니다.
눈리계층 : 이더넷 포트, 디스크 드라이브와 같은 장치의 데이터 처리
물리계층 : 특정장치 인스턴스와 통신 ex) 직렬 포트