컴퓨터 시스템 구조

컴퓨터 시스템 구조

반교수님 강의 이미지

Mode bit

CPU에서 실행 되는것이 운영 체제인지 사용자 프로그램인지 구분해 주는것
1 :사용자 모드 /사용자 프로그램 수행
0 :모니터 모드(=커널 모드) / OS 코드 수행

Timer

정해진 시간이 흐른 뒤 운영체제에게 제어권이 넘어가도록 인터럽트를 발생시킴
CPU를 특정 프로그램이 독점하는 것으로부터 보호

Device Controller (장치 제어기)

I/O 장치유형을 관리하는 일종의 작은 CPU
제어 정보를 위해 control register, status register를 가짐
local buffer를 가짐 (일종의 data register)
Device Controller는 I/O가 끝났을 경우 interrupt로 CPU에 그 사실을 알림

• device driver (장치 구동기)
  OS 코드 중 각 장치별 처리 루틴 → software
• device controller (장치 제어기)
  각 장치를 통제하는 일종의 작은 CPU → hardware

사용자 프로그램이 I/O 하는 방법?

사용자 프로그램은 운영체제를 통해서만 I/O에 접근 가능

1. 사용자 프로그램은 운영 체제에게 I/O 요청
   (시스템콜 :사용자 프로그램이 운영 체제의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출하는 것)
2. trap을 사용하여 인터럽트 벡터의 특정 위치로 이동
3. 제어권이 인터럽트 벡터가 가리키는 인터럽트 서비스 루틴으로 이동
4. 올바른 I/O 요청인지 확인 후 I/O 수행
5. I/O 완료 시 제어권을 시스템콜 다음 명령으로 옮김

Interrupt

인터럽트 당한 시점의 레지스터와 program counter를 save 한 후 CPU의 제어를 인터럽트 처리 루틴에 넘김

• Interrupt (hardware) :하드웨어가 발생시킨 인터럽트
• Trap (software)

관련 용어

• 인터럽트 벡터
  해당 인터럽트의 처리 루틴 주소를 가지고 있음
• 인터럽트 처리 루틴 (=인터럽트 핸들러)
  해당 인터럽트를 처리하는 커널 함수

동기식/ 비동기식 입출력

• 동기식 입출력 (synchronous I/O)
  I/O 요청 후 입출력 작업이 완료 된 후에 제어가 사용자 프로그램에 넘어감
• 비동기식 입출력 (asynchronous I/O)
  I/O가 시작된 후 입출력 작업이 끝나기 기다리지 않고 제어가 사용자 프로그램에 넘어감

두 경우 모두 I/O 완료는 인터럽트로 알려줌

DMA

• 빠른 입출력 장치를 메모리에 가까운 속도로 처리하기 위해 사용
• CPU의 중재 없이 device controller가 device의 buffer storage의 내용을 메모리에 block 단위로 직접 전송