시스템의 구조와 프로그램 실행2

동기식 입출력과 비동기식 입출력

두 경우 모두 I/O의 완료는 인터럽트로 알려준다

동기식

'동기식' 이라는 표현은 익숙하지 않아 Synchronous가 감이 더 잘 올 수 있다!
I/O 요청 후 입출력 작업이 완료된 후에야 제어가 사용자 프로그램에 넘어간다
구현 방법 1
- I/O가 끝날 때까지 CPU를 낭비시킨다
- 매 시점 하나의 I/O만 일어날 수 있다
구현 방법 2
- I/O가 완료될 때까지 해당 프로그램에게서 CPU를 빼앗는다
- I/O 처리를 기다리는 줄에 그 프로그램을 줄세운다
- 다른 프로그램에게 CPU를 준다

비동기식

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

DMA (Direct Memory Access)

빠른 입출력 장치를 메모리에 가까운 속도로 처리하기 위해 사용
CPU의 중재 없이 Device controller가 Buffer storage의 내용을 메모리에 block 단위로 직접 전송
바이트 단위가 아니라 Block 단위로 인터럽트를 발생시킴
ex) 키보드 키 하나를 누를때마다 인터럽트가 걸리면 CPU의 효율이 떨어지므로 DMA Controller가 Memory로 복사 후 Block 단위로 인터럽트

저장장치 계층 구조

가장 상위

CPU

Primary

Registers
Cache Memory
Magnetic Disk

Secondary

Magnetic Disk
Optical Disk
Magnetic Tape

위로 갈수록 빠르지만 비싸며 휘발성이다

Caching : 정보를 더 빠른 Storage system에 복사하는 것

프로그램의 실행 (메모리 Load)

프로그램은 실행파일의 형식으로 파일 시스템에 저장이 되어있다
프로그램을 실행하면 메모리로 올라가서 프로세스가 된다
정확하게는 물리적인 메모리에 바로 올라가는 것이 아닌 중간에 Virtual memory라는 단계를 거친다 이때 주소공간이 형성되며 code, data, stack으로 구성된다
커널의 주소 영역은 부팅후 부터 메모리 영역에 상주하지만 프로그램은 일부만 올라가며 일시적이다

커널 주소 공간의 내용

Code
- 시스템콜, 인터럽트 처리 코드
- 자원 관리를 위한 코드
- 편리한 서비스 제공을 위한 코드
Data
- 운영체제가 사용하는 자료구조
- CPU, Memory, Disk와 같은 하드웨어를 관리하고 통제하기 위한 자료구조
- Process를 관리하기 위한 각 프로그램의 자료구조 (PCB : Process Control Block)
Stack
- 운영체제는 함수구조로 짜여져 있기 때문에 함수를 호출할때 사용되는 커널 Stack

사용자 프로그램이 사용하는 함수

사용자 정의 함수
- 자신의 프로그램에서 정의한 함수
라이브러리 함수
- 자신의 프로그램에서 정의하지 않고 가져다 쓴 함수
- 자신의 프로그램의 실행 파일에 포함되어 있다
커널 함수
- 운영체제 프로그램의 함수
- 커널 함수의 호출 == 시스템 콜