[운영체제] 4. System Structure & Program Execution 2 필기

• 동기식 입출력과 비동기식 입출력

• 동기식 입출력 (synchronous I/O)
• I/O 요청 후 입출력 작업이 완료된 후 에야 제어가 사용자 프로그램에 넘어 감
• 구현 방법 1

I/O가 끝날 때까지 CPU를 낭비 시킴

매 시점 하나의 I/O만 일어날 수 있음

• 구현 방법 2

I/O가 완료될 때까지 해당 프로그램에게서 CPU를 빼앗음

I/O 처리를 기다리는 줄에 그 프로그램을 줄 세움

다른 프로그램에게 CPU를 줌

• 동작의 결과를 확인하고 나서 실행한다.

• 비동기식 입출력(asynchronous I/O)
• I/O가 시작된 후 입출력 작업이 끝나기를 기다리지 않고 제어가 사용자 프로그램에 즉시 넘어 감

• 두 경우 모두 I/O의 완료는 인터럽트로 알려줌

• DMA (Direct Memory Access)

• 원래는 메모리에 접근할 수 있는 것은 CPU밖에 없음
• Input으로 들어온 정보를 CPU가 메모리로 copy
• 하나하나 인터럽트가 걸리면 너무 많고 효율적으로 동작 x
• 그래서 DMA를 붙여 놓고 메모리를 접근할 수 있게 함
• 작은 일들은 버퍼에 특정크기 데이터가 쌓이면 한번만 걸어서 CPU에 알려줌
• DMA가 메모리로 카피해 특정 크기만큼 데이터가 메모리에 올라왔다고 인터럽트를 걸어 알려줌
• CPU가 인터럽트를 당하는 빈도가 적어지고 효울적으로 동작 O

• 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

 

서로 다른 입출력 명령어

• 메모리만 접근하는 기계어/ I/O장치에 접근하는 기계어
• 좌측 : 일반적인 I/O를 수행하는 spacial instruction이 따로 있다
• 우측 : Memory Mapped I/O

 

 

• 위로 갈수록 속도가 빠른 매체를 사용, 대신 단위 공간당 비싸기 때문에 용량이 적다
• 분홍색 : 비휘발성 매체 , CPU 직접 접근 불가 - Secondary
• 연두색 : 휘발성 매체 , CPU가 직접 접근해서 처리 가능 - Primary(Executable)

• Caching : 빠른 매체로 정보를 읽어 들여서 사용하는 것 , 재사용을 목적으로 하는 것, 용량이 위로 갈수록 적어 지기 때문에 모든 것을 읽어 들일 수 없고 필요한 부분만 올려서 사용

 

 

 

• 프로그램의 실행 (메모리 load)
• Virtual memory
• 실행시키면 0번지로 시작하는 독자적인 주소 공간이 만들어짐
• Code : 프로그램 기계어 코드
• Data : 변수 , 프로그램에서 사용하는 자료구조
• Stack : 함수이기 때문에 데이터를 쌓았다가 꺼내는 공간

 

• Physical memory

• 물리적인 공간
• 논리적인 메모리는 당장 필요한 부분만 올려진다
• 그렇지 않은 부분은 Disk의 Swap area에 놓아진다
• 논리적인 메모리는 프로그램이 종료되면 사라짐

 

• File system : 비휘발성, 전원이 나가도 내용이 유지됨
• Swap area :  전원이 나가면 다 없어짐
• Address translation : 주소 변환

 

 

 

• 커널 코드

• 운영체제가 하는 일 : 자원을 효율적으로 관리하는 일과 관련된 코드&편리한 서비스 제공을 위한 코드
• 운영체제는 인터럽트가 들어오면 CPU를 얻게 됨 : 각각의 인터럽트마다 어떤 처리를 해야 하는지가 함수 형태로 들어있을 것이다

 

• 데이터 영역

• 하드웨어들을 직접 관리하고 통제
• 하드웨어마다 자료구조를 만들어 관리할 것이다.
• 프로세스들을 관리, 현재 실행중인 프로그램을 관리하기 위한 자료구조 (PCB)

 

• 스택

• 운영체제도 함수구조이기 때문에 리턴, 함수 호출 등을 위해 필요한 스택

 

 

 

 

• 사용자 정의 함수 : 내가 직접 정의한 함수
• 라이브러리 함수 : 가져다 쓴 함수
• 둘 다 어쨌든 컴파일해서 실행파일을 만들면 내 함수 안에 다 포함됨
• 사용자 프로세스의 코드영역에 들어있다

 

• 커널 함수 : 운영체제 안에서 정의한 함수
• 얘는 커널 코드안에 있는 함수
• 커널 함수를 호출할 때는 시스템 콜을 통해 호출해야 한다
• 메모리 주소를 바꾼다? 다른 영역으로 점프 x

 

 

 

• 프로그램 A가 CPU를 잡고 있으면 user mode
• 만약 시스템 콜을 하게 되면 커널 주소공간에 있는 코드 실행
• 끝나면 다시 A로 CPU 제어권이 넘어와 본인의 주소공간에 있는 코드 실행