[운영체제] 20. 저장 장치

1. 인터럽트

1) 입출력과 인터럽트

• 정의: 주변장치의 입출력 요구나 하드웨어 이상 현상을 CPU에 알리는 신호
• 특징: 각 장치에 IRQ(Interrupt Request) 번호가 부여되며, CPU는 이 번호로 발생 장치를 식별

 

2) 인터럽트의 종류

• 외부 인터럽트: 입출력 요청, 전원 이상, 기계 오류 등 하드웨어 관련 신호
• 내부 인터럽트: 0으로 나누기, 주소 오류 등 프로세스 오류로 발생하는 예외 상황
• 시그널(signal): 사용자가 직접 발생시키는 인터럽트

 

3) 인터럽트 벡터

• 특정 인터럽트 발생 여부를 나타내는 자료구조
• 인터럽트 벡터 값이 1이면 인터럽트 발생

 

4) 인터럽트 핸들러

• 인터럽트 처리용 함수
• 운영체제가 호출하며, 사용자 정의 핸들러도 등록 가능

 

5) 단일 버퍼와 이중 버퍼

• 단일 버퍼: 담는 작업과 퍼가는 작업을 동시에 하기 어려움
• 이중 버퍼: 하나는 데이터를 담고, 다른 하나는 읽어오는 방식으로 효율적

 

 

2. 저장 장치의 종류

1) 하드디스크

• 용량 대비 가격이 저렴해 많이 사용됨

 

2) 플래터(Platter)

• 자성체로 코팅된 회전 디스크
• N극: 0 / S극: 1로 인식
• 보통 2장 이상 구성, 일정 속도로 회전

 

3) 섹터와 블록

• 섹터: 하드디스크의 최소 저장 단위
• 블록: OS가 데이터를 주고받는 최소 단위 (섹터 여러 개 구성)
※ 윈도우에서는 블록 = 클러스터

 

4) 트랙과 실린더

• 트랙: 플래터의 동심원 형태의 섹터 집합
• 실린더: 여러 플래터에 걸친 동일한 트랙의 집합

 

5) 헤드와 플래터

• 헤드가 플래터 위에서 약간 떠서 작동
• 플래터 손상 시 배드 섹터 발생

 

6) SSD (Solid State Disk)

• 플래시 메모리 기반, 빠른 입출력 속도
• 무소음, 저전력, 충격에 강함
• 가격은 HDD보다 비쌈
• 조각 모음 불필요

 

7) CD

• 소형 원반, 레이저 반사로 0과 1 인식
• 트랙과 섹터 구조

 

 

3. 디스크 스케줄링

1) 개요

• 디스크 헤드의 이동을 최소화해 탐색 시간을 줄이는 기법

 

2) FCFS (First Come, First Serve)

• 요청 순서대로 처리

 

3) SSTF (Shortest Seek Time First)

• 가장 가까운 요청부터 처리
• 효율적이지만 기아 현상 가능

 

4) 블록 SSTF

• 요청을 블록 단위로 묶어 SSTF 처리
• 공평성 개선, 성능은 FCFS 수준

 

5) SCAN

• 한 방향으로 끝까지 진행하며 요청 처리
• 가장자리에 위치한 요청이 기아 상태 가능

 

6) C-SCAN (Circular SCAN)

• 한 방향만 서비스하고 반대 방향은 이동만
• 비효율적이지만 공평성 보장

 

7) LOOK

• 더 이상 처리할 요청이 없으면 방향 전환
• 끝까지 이동하지 않음

 

8) C-LOOK

• LOOK 방식과 C-SCAN의 결합
• 중간에서 방향 바꿈 가능

 

9) SLTF (Shortest Latency Time First)

• 회전 지연 시간 최소화 방식
• 고가 장치에만 적용, 드물게 사용

 

10) RAID (Redundant Array of Independent Disks)

• 디스크 자동 백업 및 복구 시스템
• 미러링: 동일한 데이터 2곳에 저장
• 스트라이핑: 여러 디스크에 분산 저장하여 속도 향상

 

 

4. 포트 및 연결 규격

1) 메인보드 포트

• CPU 포트 / 램 포트 / AGP 그래픽 포트 / SATA / PCI 등

 

2) 직렬과 병렬 포트

• 직렬: 데이터 1줄 전송 / 병렬: 여러 줄 전송

 

3) USB 포트

• 범용 포트, 충전 및 다양한 장치 연결

 

4) 주요 포트 단자

• USB: 범용 연결
• SATA: 저장 장치 연결
• D-SUB: 구형 모니터 연결
• DVI: 디지털 디스플레이
• HDMI: 디지털 영상/음성 통합 전송

 

5. 그래픽 카드 발전

• CPU는 복잡한 그래픽 처리에 비효율적
• GPU는 그래픽 전용 처리 장치
• 그래픽 작업은 GPU, 일반 작업은 CPU가 담당
• GPU는 게임, 인공지능, 채굴 등 다양한 분야에서 활용됨

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이 내용은 휴넷사회복지평생교육원의 운영체제 강의를 듣고 정리한 것입니다.