1. 컴퓨터 시스템의 구조
컨트롤러: 일종의 작은 CPU로서, 각 하드웨서 장치마다 존재하면서 이들을 제어하는 작은 CPU(메모리 컨트롤러, 디스크 컨트롤러, 입출력 컨트롤러 등)
2. CPU 연산과 I/O 연산
로컬버퍼: 각 장치 컨트롤러가 장치로부터 들어오고 나가는 데이터를 임시로 저장하기 위해 가지고 있는 작은 메모리
ex) 데이터 읽기 명령👉디스크 컨트롤러가 내용을 읽어 로컬버퍼에 저장👉디스크 컨트롤러가 해당 작업 끝났는지 체크👉끝났으면 인터럽트 발생시켜 CPU에 보고인터럽트: 컨트롤러들이 CPU의 서비스가 필요할 때 이를 통보하는 방법.
각 컨트롤러가 인터럽트를 발생시키면 CPU는 하던 일을 잠시 멈추고 해당 인터럽트 수행 코드를 찾아 수행
3. 인터럽트의 일반적 기능
- (좁은 의미의) 인터럽트: 하드웨어 인터럽트
- (넓은 의미의) 인터럽트: 하드웨어 인터럽트 + 소프트웨어 인터럽트
하드웨어 인터럽트(Interrupt): 하드웨어(컨트롤러 등)가 발생시킨 인터럽트
보통 인터럽트라고 하면 하드퉤어 인터럽트를 의미소프트웨어 인터럽트(Trap): 소프트웨어가 발생시키는 인터럽트
-예외상황(Exception): 프로그램 오류 처리를 위해 발생시키는 인터럽트(비정상적인 작업 시도, 권한 없는 작업 시도 등)
-시스템 콜(System Call): 사용자 프로그램이 운영체제 내부에 정의된 코드를 실행하고 싶을 때 운영체제에 서비스를 요청하는 방법(사용자 프로그램이 권한이 없기 때문에)인터럽트 처리루틴(인터럽트 핸들러): 해당 인터럽트를 처리하는 코드인터럽트 백터: 해당 인터럽트를 처리해야 하는 코드가 담긴 주소
4. DMA
DMA(Direct Memory Access): CPU이외에 메모리에 접근이 가능한 장치
👉메모리는 CPU에 의해서만 접근할 수 있는데, 입출력 장치가 메모리 접근을 원할 때마다 인터럽트를 요청하면 CPU가 방해 받아 효율성이 떨어지기 때문에 대리인 같은 느낌으로 만든 것
👉로컬버퍼에서 메모리로 읽어오는 작업을 CPU가 대신함
5. 하드웨어의 보안
커널모드: 운영체제가 CPU의 제어권을 가지고 운영체제 코드를 실행하는 모드(모든 권한 보유)사용자모드: 일반 사용자 프로그램이 제한적인 명령만 수행모드비트(mode bit): 커널모드인지 사용자모드인지 감시하여 해당 권한에 맞는 명령 수행하도록 함
- 모드비트 0: 커널모드, 모든 명령 수행 가능
- 모드비트 1: 사용자모드, 제한된 명령 수행 가능
👉CPU가 제어권을 넘길 때 모드비트를 같이 세팅해서 넘김특권명령: 시스템의 보안과 관련된 명령, 모드비트가 0일 때만 수행 가능(=운영체제만 수행)
6. CPU 보호
타이머(timer): CPU가 하나의 프로그램에 의해 독점되는 것을 막기 위한 하드웨어(ex무한루프 코드 실행)
👉CPU를 점유할 시간을 세팅하고 타이머가 0이 되는 순간 인터럽트 발생
👉로드 타이머(load timer): 타이머의 값을 세팅하는 명령, 특권명령
7. 시스템 콜을 이용한 입출력 수행
- 입출력 명령은 특권명령에 해당하기 때문에 사용자 프로그램이 직접 수행 불가
👉운영체제에 요청하여 수행
- 입출력 명령 발생
- 사용자 프로그램이 운영체제에 시스템 콜이라는 서비스 대행 요청
(소프트웨어 인터럽트) - 트랩 발생해 CPU의 제어권이 운영체제로 넘어감
- 운영체제가 해당 요청 수행 ex)컨트롤러에게 입출력 요청 하도록 명령
- 컨트롤러가 입출력 수행 완료 시 CPU에게 인터럽트 발생시켜 완료를 알림
(하드웨어 인터럽트) - 해당 사용자 프로그램이 다시 CPU 할당받음
용어들이 너무 생소하고 어렵다ㅠㅠ 그래서 강의 들을 때 보다 혼자 정리하는 데 시간이 훨씬 더 필요하다ㅠ
그래도 뭔가 처음부터 차곡차곡 쌓아 나가는 느낌이라 재미있다!🤗
개발자를 꿈꾸는 햇병아리입니다.