입출력 시스템 처리 방식
입출력 시스템 인터럽트 처리도 일종의 부담입니다. CPU에는 인터럽트가 드물어요. 하지만 너무 많은 인터럽트가 발생하면 CPU도 비효율적이다. DMA는 잦은 방해를 방지하기 위해 사용된다.
DMA controller(직접 메모리 액세스)
메모리는 CPU 작업공간이기 때문에 E/O 기기는 메모리에 직접 접근할 수 없고 CPU만 접근할 수 있다. 따라서 DMA 컨트롤러는 메모리에 접근할 수 있는 다른 장치를 만들었다.
E/O 장치가 각 작업을 마치면 로컬 버퍼에 저장하여 인터럽트를 발생시킨다. cuandoDMA 컨트롤러는 특정 양이 충족되면 CPU 대신 로컬 E/O 장치 버퍼에 내용까지 복사한다. 이때는 상속 빈도를 줄이기 위해 한꺼번에 중단한다.
입출력 시스템 응용 입/출력 인터페이스 (Application I/O Interface)
입출력 시스템 운영 체제가 입력/출력 디바이스를 일관되게 관리할 수 있도록 인터페이스를 구성하는 기술을 설명한다. 공통 특성을 갖는 입력 및 출력 장치의 표준 기능을 인터페이스라고 한다.
디바이스 드라이버라고 불리는 커널 내의 모듈은 각 입력 및 출력 장치에 대한 특정 코드를 제공하고 내부적으로 정의된 "인터페이스"의 표준 기능을 수행한다.
디바이스 드라이버 계층의 목적은 다수의 입력/출력 하드웨어의 차이를 숨기고 이를 단순한 표준 입출력 시스템 인터페이스로 포장하여 보다 높은 커널 입력/출력 하위 시스템에 제공하는 것이다.
이 경우 E/O 서브시스템은 하드웨어에 의존하지 않고 운영체제 개발자의 작업을 단순화한다.
- 문자 스트림과 블록 : 문자 흐름 장치는 바이트를 하나씩 전송하되 차단 장치는 블록 단위로 전송한다.
- 순차 접근과 임의 접근 : 순차적 장치는 순차적으로만 데이터를 전송하지만 임의적 접근 장치는 어디서나 데이터를 입력/확산할 수 있다.
- 동기식과 비동기식 : 동기 장치는 일정한 응답 시간을 가지지만 비동기 장치에는 예측 불가능한 응답 시간이 있습니다.
- 공유와 전용 : 공유장치는 여러 프로세스 또는 기타에 따라 동시에 사용할 수 있으나 전용장치는 단독으로 사용해야 한다.
- 읽기/쓰기 : 어떤 디바이스는 읽기와 쓰기를 모두 실행하지만 어떤 디바이스는 하나만 지원합니다.
블록 장치와 문자 장치
잠금 인터페이스는 디스크나 유사한 잠금 장치를 사용하는 데 필요한 모든 요소를 제공한다. 운영 체제나 데이터베이스는 차단된 장치를 선형 지도처럼 이해하고 사용하기를 원한다. 이런 접근 방식을 'E/O 생성'이라고 합니다.
응용프로그램이 자체 버퍼를 수행하는 경우 운영 체제를 잠그는 기능이 최소한 중복될 수 있으며 최악의 경우 응용프로그램이 파일 블록을 잠글 수 있게 하거나 충돌이 발생할 수 있습니다.
이러한 충돌을 피하기 위해, 생물학적 기술에 대한 접근은 통합 애플리케이션에 대한 통제에서 벗어나야 하며 운영체제는 후퇴해야 한다.
약속 시간에 입출력 시스템 운영체제는 버퍼링 및 잠금 모드에서 파일 입출력 작업을 수행한다. 이것을 유닉스에서 직접 I/O라고 합니다.
메모리에 표시된 입출력 시스템 파일에 대한 접근은 차단된 장치의 계층에 의해 구현될 수 있다. 메모리 파일에 대한 접근은 명령을 사용하여 장치를 읽거나 쓰는 대신 특정 주소를 메모리에 읽거나 쓰는 명령으로 파일의 I/O를 대체하는 방법이다. 키보드는 텍스트 흐름 인터페이스를 통해 접근할 수 있는 장치의 한 예이다.
클록과 타이머
대부분의 컴퓨터는 하드웨어 시계와 시계를 가지고 있으며 입출력 시스템 세 가지 기본적인 기능을 제공한다. 이것은 일정 시간 후에 인터럽트를 일으키도록 구성할 수 있으며, 이 프로세스는 한 번 또는 주기적으로 인터럽트를 일으키도록 구성할 수 있다.
이 메커니즘은 시간이 지남에 따라 진행 중인 프로세스에서 프로그래머를 박탈하는 데 사용되며, 디스크 입출력 서브시스템은 주기적으로 변경된 캐시 버퍼를 디스크에 전송하며, 네트워크 서브시스템은 네트워크의 혼잡이나 오류로 인해 모든 작동을 취소한다.
입출력 시스템 운영 체제는 가상 시계를 모방하여 하드웨어 채널 수 이상의 타이머 관련 요청을 지원할 수 있다. 하드웨어 시계의 라벨에 의해 발생하는 인터럽트 속도는 초당 18-60개의 소수점 사이이다.
공간이 부족한 이유는 타이머 장비 자체에는 나름의 이유가 있지만 정확히 말하면 가상 시계를 유지하기 위해서는 간접비가 매우 중요하기 때문이다.
그래서 대부분의 컴퓨터는 시계를 측정기로 사용한다. 카운터의 값은 레지스터에서 읽을 수 있게 하여 정확도를 높인다.
2022.11.08 - [운영체제] - [운영체제] 입출력 시스템 정리 (1)
[운영체제] 입출력 시스템 정리 (1)
입출력 시스템 컴퓨터의 두 가지 주요 업무는 컴퓨터와 입력/출력이다. 대부분의 경우 인터넷 서핑이나 문서 작업을 할 때 컴퓨터에 파일을 열거나 만들 때 컴퓨터 작업보다 E/O가 더 중요하기
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