컴퓨터 시스템 구조2(System Structure & Program Execution 2)

동기식 입출력과 비동기식 입출력

동기식 입출력(synchronous I/O) -> 도둑이 은행을 털러오면, 경찰이 온다. (순차적으로 실행되는 것)

- I/O 요청 후 입출력 작업이 완료된 후에야 제어가 사용자 프로그램에 넘어감

구현 방법1

- I/O가 끝날 때까지 CPU를 낭비시킴

- 매 시점 하나의 I/O만 일어날 수 있음

구현 방법 2

- I/O가 완료될 때까지 해당 프로그램에게서 CPU를 빼앗음

- I/O처리를 기다리는 줄에 그 프로그램을 줄 세움

- 다른 프로그램에게 CPU를 줌

비동기식 입출력(asynchronous I/O)

- I/O가 시작된 후 입출력 작업이 끝나기를 기다리지 않고 제어가 사용자 프로그램에 즉시 넘어감

 

* 두 경우 모두 I/O의 완료는 인터럽트로 알려줌

DMA(Direct Memory Access)

- 빠른 입출력 장치를 메모리에 가까운 속도로 처리하기 위해 사용

- CPU의 중재 없이 device controller가 device의 buffer storage의 내용을 메모리에 block 단위로 직접 전송

- 바이트 단위가 아니라 block 단위로 인터럽트를 발생시킴

 

* 캐싱(caching): 느린 하위 storage 시스템에서 빠른 상위 storage 시스템으로 데이터를 올려 저장해 놓는 것(올라오는 시간 안 걸려서 빨라짐). 상위 storage 시스템일 수록 처리 속도는 빨라지지만 비용이 많이 든다.

 

커널 주소 공간의 내용

stack

- Process A의 커널 스택

- Process B의 커널 스택

data

code: 커널 코드

- 시스템콜, 인터럽트 처리 코드

- 자원 관리를 위한 코드

- 편리한 서비스 제공을 위한 코드

 

사용자 프로그램이 사용하는 함수

- 사용자 정의 함수: 자신의 프로그램에서 정의한 함수

- 라이브러리 함수: 자신의 프로그램에서 정의하지 않고 갖다 쓴 함수, 자신의 프로그램의 실행 파일에 포함되어 있다.

- 커널 함수: 운영체제 프로그램의 함수, 커널 함수의 호출 = 시스템콜

 

프로그램의 실행

-> 프로그램 시작

1. 프로그램 A의 주소공간

-> 사용자 정의 함수 콜

-> 시스템콜

2. 커널의 주소공간

-> 리턴

3. 프로그램 A의 주소공간

-> 라이브러리 함수 콜

-> 시스템콜

4. 커널의 주소공간

-> 프로그램 종료