[운영체제] 컴퓨터시스템의 구조 1

컴퓨터 시스템 H/W 구조

• I/O device
  • Input (키보드) / Output(프린트, 모니터)

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Mode bit

• 사용자가 프로그램의 잘못된 수행으로 다른 프로그램&운영체제에 피해가 가지 않도록 하기 위한 보호 장치 필요
• Mode bit을 통해 H/W적으로 두 가지 모드의 operation 지원
  1 사용자 모드 : 사용자 프로그램 수행
  0 모니터 모드 : OS 코드 수행 
  • 보안을 해칠 수 있는 중요한 명령어는 모니터 모드에서만 수행 가능한 특권명령으로 규정
  • Interrupt나 Exception 발생시 H/W가 mode bit을 0으로 바꿈
  • 사용자 프로그램에게 CPU를 넘기기 전에 mode bit을 1로 셋팅

*모니터모드 = 커널모드, 시스템 모드

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Timer

• 타이머
  • 정해진 시간이 흐른 뒤 OS에게 제어권이 넘어가도록 인터럽트 발생시킴
  • 매 클릭 할 때마다 1씩 감소
  • 타이머 값이 0이 되면 타이머 인터럽트 발생
  • CPU를 특정 프로그램이 독점하는 것으로부터 보호
• time sharing을 구현하기 위해 널리 이용
• 현재 시간을 계산하기 위해서도 사용

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Device Controller

• I/O device controller
  • 해당 I/O 장치유형을 관리하는 일종의 작은 CPU
  • 제어 정보를 위해 controller register, status register를 가짐
  • local buffer를 가짐 (일종의 data register)
• I/O는 실제 device와 local buffer 사이에서 일어남
• Device controller는 I/O가 끝났을 경우 interrupt로 CPU에 그 사실을 알림

device driver (장치구동기) : OS 코드 중 각 장치별 처리 루틴 → software device controller (장치제어기) : 각 장치를 통제하는 일종의 작은 CPU → hardware

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입출력(I/O)의 수행

• 아하모든 입출력 명령은 특권 명령
• 사용자 프로그램은 어떻게 I/O를 하는가?
  • 시스템콜(system call)
    • 사용자 프로그램은 OS에 I/O 요청
  • trap을 사용하여 인터럽트 백터의 특정 위치로 이동
  • 제어권이 인터럽트 벡터가 가리키는 인터럽트 서비스 루틴으로 이동
  • 올바른 I/O 요청인지 확인 후 I/O 수행
  • I/O 완료 시 제어권을 시스템 콜 다음 명령으로 옮김

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인터럽트(Interrupt)

• 인터럽트
  • 인터럽트 당한 시점의 레지스터와 program counter를 save한 후 CPU의 제어를 인터럽트 처리 루틴에 넘긴다.
• Interrupt (넓은 의미)
  • Interrupt (H/W 인터럽트)
    • H/W가 발생시킨 인터럽트
  • Trap (S/W 인터럽트)
    • Exception : 프로그램이 오류를 범한 경우
    • System call : 프로그램이 커널 함수를 호출하는 경우
• 인터럽트 관련 용어
  • 인터럽트 백터
    • 해당 인터럽트의 처리 루틴 주소를 가지고 있음
  • 인터럽트 처리 루틴 ( = InterruptSevice Routine, 인턻트 핸들러)
    • 해당 인터럽트를 처리하는 커널 함수

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시스템콜 (System Call)

• 시스템콜
  • 사용자 프로그램이 OS의 서비스를 받기 위해 커널 함수를 호출하는 것