[10주차] I/O System

I/O System

I/O System (HW)

I/O Mechanism

1. Processor controlled memory access
   

   

• Polling (Programmed I/O)
• Interrupt

2. Direct Memory Access (DMA)

Pooling (Programmed I/O)

✔ Processor가 주기적으로 I/O 장치의 상태 확인

• 모든 I/O 장치를 순환하며 확인
• 전송 준비 및 전송 상태 등

✔ 장점

• Simple
• I/O 장치가 빠르고, 데이터 전송이 잦은 경우 효율적

✔ 단점

• Processor의 부담이 큼
  • Pooling overhead (I/O device가 느린 경우)

Interrupt

✔ I/O 장치가 작업을 완료한 후, 자신의 상태를 Processor에게 전달

• Interrupt 발생 시, Processor는 데이터 전송 수행

✔ 장점

• Pooling 대비 low overhead
• 불규칙적인 요청 처리에 적합

✔ 단점

• Interrupt handling overhead

Direct Memory Access (DMA)

✔ Process controlled memory access의 문제점 : Processor가 모든 데이터 전송을 처리 해야 한다

• High overhead

✔ I/O 장치와 Memory 사이의 데이터 전송을 Processor 개입 없이 수행

✔ Processor는 데이터 전송의 시작/종료만 관여

I/O Services of OS

✔ 커널 입출력 서브 시스템: I/O service 제공

I/O Scheduling

✔ 입출력 요청에 대한 처리 순서 결정

• 시스템의 전반적 성능 향상
• Process의 요구에 대한 공평한 처리

✔ ex) Disk I/O scheduling

Error Handling

✔ 입출력 중 발생하는 오류 처리

✔ ex) disk access fail, network communication error

I/O device information managements

Buffering

✔ I/O 장치와 Program 사이에 전송되는 데이터를 Buffer에 임시 저장

✔ 전송속도(or 처리 단위) 차이 문제 해결

Caching

✔ 자주 사용하는 데이터 미리 복사

✔ Cache hit 시 I/O 생략 가능

Spooling

✔ 한 I/O 장치에 여러 Program이 요청을 보낼 시, 출력이 섞이지 않도록 하는 기법

• 각 Program에 대응하는 disk file에 기록(spooling)
• Spooling이 완료 되면, Spool을 한 번에 하나씩 I/O 장치로 전송