입출력(I/O)연결과 주소 지정

안녕하세요 bannavi입니다^ㅅ^

오늘은 입출력(I/O)연결과 주소 지정에 대해 살펴보도록 하겠습니다

바로 시작하겠습니다

 

 

 

# 입출력(I/O)연결과 주소 지정

1. 입출력 주소 지정

2. 입출력 버스 할당

3. 입출력 수행의 분류

 

 

 

# 입출력 주소 지정

1. 컴퓨터 시스템에는 다양한 입출력(I/O)장치 및 통신 포트 등이 연결 됨 - 서로 구분하기 위해 각 입/출력 장치 또는 통신 포트에 고유한 주소 할당

2. 하나의 입출력 장치에 그 상태나 데이터의 입/출력 등 용도에 따라 다수의 주소 할당이 가능하다(일반 저장공간에 할당된 주소에 비해 입출력장치의 개수는 작기 때문)

- 메모리 맵 입출력(memory mapped I/O) -> 메모리에 부여된 주소 공간의 일부를 입출력 주소 공간으로 활용

1. 동일한 주소선과 제어선으로 입출력 관리 가능

2. 시스템은 지정된 주소 값에 의해 데이터 저장 공간과 I/O 장치 구분

3. 모든 CPU에 대해 구현이 가능하나, H/W적(주소 값에 따라) 분류 접근 구현이 필요하다.

 

- 입출력 맵 입출력(I/O mapped I/O) -> 독립된 메모리 주소 공간과 입출력 주소 공간을 구분하여 할당한다.

1. 메모리와 입출력 주소를 구분하는 제어 선을 사용

2. 상호 구분되는 명령어(상호 동일한 주소일 경우)가 필요하다

3. 제어 신호를 통해 메모리/입출력 장치에 접근이 가능하도록 H/W적 구현이 필요하다.

 

***메모리 맵 입출력(memory mapped I/O)은 모든 CPU에서 구현이 가능하나 입출력 맵 입출력(I/O maped I/O)의 경우 I/O용 별도의 명령어와 이를 위한 외부 제어선이 있는 CPU에서만 구현이 가능함, 단 PC에서는 양자 모두 구현이 가능하다고 알려져 있음

 

 

6.5 입출력 버스 할당

# 중앙 제어 버스 VS 분산 제어 버스

* 중앙제어 버스 시스템 -> 구현 및 관리가 용이 하나 제어기의 이상시 버스 중재 및 활용에 지대한 결함이 발생할 수 있다.

* 분산 제어 버스 시스템

- 버스상의 모든 장치가 제어 기능을 나누어 실행 한다.

* I/O 버스는 주로 중앙 제어 버스 시스템을 적용

* 시스템 버스로는 분산제어 버스 시스템을 선호한다.

 

# 동적 중재 알고리즘

1. 정적 우선 순위 알고리즘에 대해 시스템이 동작하고 있는 동안 장치들의 우선 순위를 변경 시킬 필요가 있을 경우 적용 가능한 알고리즘을 동적우선 순위 알고리즘이라고 한다.

2. 시간 분할(time slice) algorithm -> 연속적으로 주어지는 버스 시간을 고정된 길이의 시간 분할로 나누고 이를 라운드로빈(round-robin)방식으로 각 프로세스에 할당, 버스에서의 위치에 관계없이 모든 요소들이 동등한 서비스를 받게 된다.

3. 폴링(polling)을 이용한 버스 시스템

1) 폴(poll)라인으로 버스 승인(grant)신호를 대체 하여 모든 장치에 연결

2) 버스제어기는 이 신호를 이용하여 각 장치의 주소를 결정한다.

3) 지정된 순서에 따라 버스를 할당 받는다. 프로그램으로 우선 순위 변경 가능

4. LRU(Least recently used)algorithm

1) 가장 오랫동안 버스 서비스를 사용하지 못한 장치에게 우선권을 부여

2) 몇번의 버스 사이클 마다 LRU algorithm에 의해 각 장치의 우선순위가 계속 변경됨

3) 모든 프로세스가 버스에 접근할 수 있는 기회를 동등하게 부여받을 수 있다.

5. first-come & first-serve

- 버스 제어기는 각 프로세스의 버스 요구 도착시간별 저장이 가능한 큐(queue)를 이용해 도착한 순서대로 서비스를 제공

6. 회전 데이지 체인(rotating daisy chain)

- 모든 장치를 연결(closed loof)하여 차례로 버스 서비스를 제공하는 방식

 

 

 

# 동기 버스에 의한 수행

-> 버스에 연결된 모든 장치들에 동일하게 적용하는 버스 clock이 있고, 주소와 자료 및 다른 제어선들은 버스 clock를 기준으로 전송된다.

1. Bus clock(0 -> 1)

- 필요한 장치의 주소 및 제어신호를 버스를 통해 발송한다.

- 지정된 장치는 주소를 식별한 후

2.  Bus clock(1 -> 0)

- 데이터 전송 시작

3. 별도의 동기 용 신호 불필요

4. 버스에 연결된 모든 장치는 clock에 맞추어 입출력이 진행되도록 설계되어야함

 

 

# 비동기 버스에 의한 수행