I/O Devices and Device Drivers

 

이 포스트는 서울대학교의 '운영체제의 기초' 강의를 개인 학습용으로 작성한 포스트입니다.

 

 

 

I/O Hardware

I/O device 내부의 register

1. Status register

2. Control register : 장치의 동작을 결정

3. Data register : 입출력할 데이터 임시 보관

 

 

Character device : Terminal

Keyboard driver : 키보드로 들어오는 각 character들을 line buffer에 순서대로 저장, End-of-line character가 들어오면 line buffer를 운영체제에 전달

 

Block device : Disk

 

 

Track : Spindle로부터 거리가 동일한 환형의 저장공간

Cylinder : 수직으로 쌓여있는 동일한 반지름 track들의 집합

Sector : Track을 분할하는 디스크 read/write 단위 영역

 

 

Disk operation

1. Seek time : Arm을 해당 cylinder까지 이동하는데 걸리는 시간

2. Rotational delay : 해당 sector가 올때까지 회전을 기다림

3. Transfer latency : read/write latency

 

 

Flash operation

: Read(page 단위), Write(page 단위), Erase(block 단위)

Erase-before-write : 덮어쓰기가 불가능하여 erase한 후에 write함

Worn-out : Erase 가능한 횟수에 제한 존재

Wear-leveling : Worn-out을 방지하기 위해 전체 영역을 고루 사용하도록 하는 기술

Garbage collection : Invalid한 page옮겨서 erasable한 block 형성

 

 

Device Driver

구성

정적 : library, devcie driver를 호출할 때의 API

동적 : ISR

 

 

File system 역할 (Device File)

디스크에 있는 data를 읽거나 쓸 수 있는 기능 제공

File이나 Device들에게 Name space 제공

 

Device File

Type : block/character인지

Major number : 어떤 type의 device인지, major number 1개당 1개의 device driver

Minor number : 루틴이 호출될 대 접근하기 위한 number (argument)

 

 

Structure of Character device driver

 

 

Structure of Block device driver

 

 

* Block buffer cache에 없을시 Request queue를 통해 device에서 가져옴

* Handling request code : 가져오는건 시간이 많이 걸리므로 스케쥴링

 

 

* Interrupt - two-level processing : disable이 필요한 중요한 함수 수행하고 나머지는 bottom half에서 수행 (이 때에는 interrupt enable)

 

 

General device driver routines

1. Open : read minor number, initialize device driver internal data structure

2. Close : Free allocated data structure

3. Read/Write

4. ioctrl : device specific control

 

 

Polling : CPU가 flag를 통해 주기적으로 확인

Interrupt driven : device가 인터럽트 걸어줌

 

Blocking : ready까지 계속 기다려야함

Non-blocking : ready 꺼지면 바로 return