입출력 구조 - 입출력(I/O) 연결과 주소 지정
패스트캠퍼스에서 컴퓨터 구조 강의 를 듣고 스스로 공부한 내용을 정리하고 있습니다.
입출력 주소 지정
컴퓨터 시스템에는 다양한 입출력 장치와 통신포트가 연결된다. 이를 서로 구분하기 위해서 각 입출력장치 또는 통신포트에 고유한 주소를 할당한다.
하나의 입출력 장치에 그 상태나 데이터의 입출력등 용도에 따라 다수의 주소 할당이 가능하다.
일반 저장공간에 할당된 주소에 비해서 입출력 장치의 개수는 작기 때문!
메모리 맵 입출력
메모리에 부여된 주소공간의 일부를 입출력 주소공간으로 활용하는 방법이다.
기존 시스템과 동일한 주소선과 제어선을 사용하여 입출력 관리하는 것이 가능하다.
시스템은 지정된 주소 값에 의해서 데이터 저장 공간과 I/O 장치를 구분하게 되고
모든 CPU 에 대해서 구현이 가능하지만, 하드웨어적 주소값에 따라 접근 구현이 필요하다.
입출력 맵 입출력
메모리 주소공간과 입출력 주소공간을 따로 분리
메모리와 입출력 주소를 구분하는 제어선을 사용한다.
상호 구분되는 명령어가 필요하다.
제어신호를 통해서 메모리 / 입출력 장치에 접근이 가능하도록 하드웨어적 구현이 필요하다.
비교
메모리 맵 입출력은 모든 CPU 에서 구현이 가능하지만 입출력 맵 입출력은 I/O 용 별도의 명령어와 이를 외부 제어선이 있는 CPU 에서만 구현이 가능하다.
PC 에서는 양자 모두 구현이 가능하다고 알려져 있다.
결국 차이점은 메모리 주소공간과 입출력 주소공간을 같이 쓰느냐 vs. 따로 쓰느냐 에 따라서 둘이 구분된다.
입출력 버스 할당
중앙 제어 버스 vs. 분산 제어 버스
중앙 제어 버스
구현 및 관리가 용이
중앙에서 관리하기 때문에 제어기에 이상이 발생할 경우, 버스 중재 및 활용에 결함이 발생할 수 있다.
분산 제어 버스
버스 상의 모든 장치가 제어 기능을 나누어서 실행한다.
I/O 버스는 주로 중앙제어버스 시스템을 적용하며
시스템 버스로는 분산 제어버스 시스템을 선호한다.
동적 중재 알고리즘
정적 우선순위 알고리즘에 대해서 시스템이 동작하고 있는 동안 장치들의 우선순위를 변경 시킬 필요가 있을 경우 적용 가능한 알고리즘을
동적우선순위 알고리즘이라고 한다.작업의 우선순위가 높은 것이 등장하는 등
시간분할 알고리즘
연속적으로 주어지는 버스 시간을 고정된 길이의 시간분할로 나누고 이를 라운드 로빈 방식으로 각 프로세스에 할당
버스에서의 위치에 관계없이 모든 요소들이 동등한 서비스를 받게 된다.
폴링 버스 시스템
폴 라인으로 버스 승인 신호를 대체하여 모든 장치에 연결
버스 제어기는 이신호를 이용하여 각 장치의 주소를 결정한다.
지정된 순서에 따라서 버스를 할당받는다.
프로그램으로 우선순위를 변경하는 것이 가능하다.
LRU : Least Recently Used
가장 오랫동안 버스 서비스를 사용하지 못한 장치에게 우선권을 주여한다.
몇 번의 버스 사이클마다 LRU 알고리즘에 의해 각 장치의 우선순위가 계속 변경된다.
모든 프로세스가 버스에 접근할 수 있는 기회를 동등하게 부여받을 수 있다.
First come First served
버스 제어기는 각 프로세스의 버스 요구 도착시간별 저장이 가능한 규를 이용해서 도착한 순서대로 서비스를 제공한다.
회전 데이티 체인 방식
모든 장치를 연결하여 차례로 버스 서비스를 제공하는 방식
입출력 수행의 분류
동기 버스에 의한 수행
비동기 버스에 의한 수행
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