CPU 작업과 I/O 작업은 어떻게 병행될 수 있는가 ?

다음 3개의 요인을 통해 CPU와 I/O 작업이 병행될 수 있음.

1.1 Device가 RAM에 요청된 데이터를 Load하는 작업이 끝나면

1.2 CPU에 Load작업이 완료되었다는 I/O Interrupt를 보냄.

1.3 CPU는 다시 RAM에 적재된 데이터를 통해 작업을 마저 수행할 수 있음.

DMA를 지원하는 환경이라면

- DMA를 통해 CPU의 도움 없이 직접 RAM에 접근 가능하다.

- Device driver와 RAM이 직접 통신한다.

- OS와 Hardware 사이의 통신을 담당하는 소프트웨어.

- Hardware의 ROM에 내장된 Firmware를 구동한다.

- 제조사의 마이크로 프로세서에

하드웨어를 제어하는 명령들을 담은 firmware가 탑재되어 나오는데

CPU의 도움 없이 device specific한 작업을 수행할 수 있음.

- 대형 운영체제들은 여러 겹의 Layer를 사용하는데
Firmware들에 대응할 수 있게 추상화된 레이어라고 볼 수 있다.

Device driver 상위 Layer에는 OS와 Application이 위치한다.

OS는 Kernel로서 RAM에 적재되어 돌아가고

Application 데이터도 RAM에 적재되고 RAM에서 해제된다.

애플리케이션 코드가 수행되다가 필요한 데이터가 I/O장치에 있을 때는

API를 통하여 시스템 콜을 통해 OS가 대신 데이터를 애플리케이션에 전달한다.

이해를 돕기 위해 I/O 장치에 P1(프로세스1)을 기입한 것이고

실제 I/O에서 프로세스를 수행하는 것이 아님 !

[그림 참고]

CPU가 작업 P1를 수행하다가

I/O 장치의 데이터가 필요해서 인출 작업을 I/O 영역에 맡긴다.

CPU는 대기하고 있는 것이 아니라

P2라는 다른 작업을 수행한다.

I/O장치는 P1과 관련된 데이터 인출 작업을 수행하고

인출 및 적재가 끝나면 CPU에 Interrupt를 통해 작업이 끝났음을 통지한다.

CPU는 P1 작업에 필요한 데이터가 적재됨을 확인하고

P1 작업을 마저 진행할 수 있다.

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