[정보처리기사]기사따기8일차_2과목_전자계산기구조_4_190202

# 최초 등록일 : 2024년 11월 22일 18:58

# 최근 변경일 : 2024년 11월 22일 18:58

# 내용 : 정보처리기사 필기 2과목 공부 후 정리한 내용 올리기

 

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[정보처리기사]기사따기7일차_2과목_전자계산기구조_3_190201

 

 

이건 많이 언급되는 단어

이건 내가 궁금한거 쳐봐서 나온 결과

 

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7. 인터럽트 및 병렬 컴퓨터 구조

• 인터럽트

중앙 처리 장치와 주변 장치의 차이에 따른 효율적인 시스템 자원의 활용과 기계적 장애로 인하여 실행하던 프로그램을 완료하지 못하였을 때 처음부터 다시 하지 않고 중단된 위치로 복귀되어 이상 벗이 계속해서 프로그램이 진행되도록 하는데 있음

원인

정전, 데이터 전달 과정의 오류, 기계 장치의 장애

타이머, 외부 프로세스 등의 요청

컴퓨터 조작원의 의도적인 동작

보호된 기억 공간의 접근, 불법적인 명령어의 수행

0으로 나누기, overflow/underflow 발생

페이지 폴트 캐시 미스 발생

입출력 장치에서 CPU에게 기능 요청시

SVC 인터럽트

종류(발생 위치)

외부 인터럽트

예상할 수 없는 시기에 프로세스 외부인 주변 장치에서 처리를 요청하는 인터럽트

타이머, I/O, 머신체크, 정전 인터럽트

내부 인터럽트

예상된 시기에 어떤 기능을 발휘하도록 하기 위해 프로세스 내부에서 발생하는 인터럽트로 트랩!

0으로 나누기, overflow/underflow, 불법적인 명령어 사용, 보호 공간 접근 인터럽트

종류(발생 주체)

하드웨어

타이머, I/O, 머신 체크, 정전 인터럽트

소프트웨어

SVC, 프로그램 인터럽트

인터럽트 종류	설명
페이지 폴트 인터럽트 캐시 미스 인터럽트	프로그램의 오류와 상관없이 발생 인터럽트 발생 시 상태 보존이 필요
0으로 나누기 인터럽트 Overflow/underflow 인터럽트 불법적인 명령어 사용 인터럽트 보호 공간 접근 인터럽트	프로그램의 오류로 발생 인터럽트 발생 시 상태 보존 X

• 인터럽트 체제

기본

동작 순서

인터럽트 발생 시 CPU의 처리 사항

 PC의 내용, 사용한 모든 레지스터, 플래그 상태 조건, 스택의 내용, 메모리 0번지 내용

인터럽트 요청 신호

1) 단일 인터럽트 신호 요청 회선(Polled Interrupt 방식)

 - CPU와 단일 회선으로 연결한 방식, 인터럽트 요구가 있는 장치를 찾기 위해 하나씩 찾아 가는 방식, 속도가 느림

 

2) 고유 인터럽트 신호 요청 회선(Vector Interrupt 방식)

 - 레지스터의 각 비트에 고유의 회선을 연결하는 방식, 인터럽트 벡터1를 이용하여 바로 인터럽트 서비스 루틴을 실행 시킴

 

인터럽트 처리 루틴(Interrupt Processing Routine)

1) 복귀 주소(Program Counter) 보관 방법 : 0번지에 기억, 스택에 저장

2) 인터럽트 처리 루틴의 기능 : 인지하고 현 상태를 보존, 인터럽트 원인을 판별, 다른 인터럽트 발생을 방지, 인터럽트 처리 루틴 지시

                                          완료되면 인터럽트 처리 시 보존시켰던 PC 및 제어 상태 데이터를 레지스터에 복구한다.

3) 인터럽트 원인 판별 방법 : 단일일 때만 판별 가능하며, 다음과 같은 판별 과정이 필요하다.

 - 소프트웨어에 의한 판별(Polling) : 프로그램에 의해 각각의 장치 플래그를 검사하여 어느 장치에서 발생하였는가를 판별하는 방식

                                                   속도가 느리며 융통성이 있고 경제적이다.

 - 하드웨어에 의한 판별(Daisy Chain) : 인터럽트 우선순위에 따라 직렬로 연결하고 CPU의 신호를 인지하여 자신의 장치 번호를 CPU에

                                                       보냄으로써 요청한 장치를 반별하는 방식, 폴링 보다 빠르며, 비용이 많이든다.

 

인터럽트 취급 루틴(Interrupt Service Routine)

 개념 : 인터럽트마다 어떻게 처리할 것인가를 인터럽트 서비스 루틴으로 만들어 두었다가 인터럽트 요청에 맞게 처리

 

우선순위 체제의 기본

2) 우선순위 인터럽트 운영 방식

 - 근착 우선 처리(LCFS : Last Come First Service) : 가장 마지막에 인터럽트를 요청한 장치가 최고 우선순위로 처리하는 방식

 - 선착 우선 처리(FCFS : First Come First Service) : 가장 처음에 인터럽트를 요청한 장치가 최고 우선순위로 처리하는 방식

 - Masking Schema : 한 인터럽트가 서비스 중이면 하위 순위의 인터럽트는 Disable by Masking에 의해 요청하지 못하게 하고 높은

                              순위의 인터럽트를 허용하도록 하는 방법

 

소프트웨어에 의한 우선순위 부여 방식(Polling)

1) 개념 : 순위가 가장 높은 장치로부터 가장 낮은 장치 순으로 비교 순서를 정해 놓고 우선순위를 부여하는 방식

            인터럽트 반응 속도가 느리며, 융통성이 있다, 경제적이다.

 

하드웨어에 의한 우선순위 부여 방식

1) 개념 : 버스를 연결하여 요청 장치의 번호를 CPU에게 알려주는 방식, 빠르며 비경제적이다. 변경이나 수정이 어렵다.

2) 데이지 체인(Daisy Chain)에 의한 우선순위 부여 방식 : 하드웨어 회로를 직렬로 연결

 - 인터럽트 요청 체인 방식(Interrupt Request Chain) : CPU의 인터럽트 인지신호를 최초로 받은 장치가 가장 우선순위가 높도록 설계

 - 인터럽트 우선순위 체인 방식(Interrupt Priority Chain) : 가장 우선순위가 높은 장치만이 장치번호 버스를 이용하여 우선순위 부여

 

3) 병렬 우선순위(Parallel Priority) 부여 방식 : 현재 취급중인 인터럽트와 요청된 인터럽트를 비교하여 요청된 인터럽트의 우선순위가

                                                               높은 경우는 우선순위가 높은 인터럽트를 처리하고 그렇지 않은 경우는 취급중인

                                                               인터럽트를 처리하는 방식.

 - 각 비트는 요청 회선과 연결, 인터럽트 처리 루틴 없이 루틴이 시작됨, 우선순위가 낮은 것을 비활성화시키는 마스크 레지스터 갖음.

 

병렬 컴퓨터 구조

 

병렬 처리기(Parallel Processor)

1) 파이프라인 처리기(Pipeline Processor) : 하나의 처리기를 서로 다른 기능을 가진 여러 개의 처리기로 나눈 후 각각의 처리기가 동시에

                                                            다른 데이터를 취급하는 기법, 프로그램 수행에 필요한 작업을 시간적으로 중첩시킴.

 

2) 배열 처리기(Array Processor) : 처리기를 배열 형태로 가지고 있을 때, 동일한 종류의 계산이 병렬적으로 실행, 행렬 계산에 적합

                                                제어 처리기가 명령어를 인출

 

3) 다중 처리기(Multi Processor) : 실행이 가능한 두 개 이상의 처리기로 구성, 자원들을 공유, 단일 운영체제에 의해 운영되며, 한 작업을

                                                여러 개로 나누어서 서로 다른 처리기에게 할당하여 동시에 수행되도록 함.

 

 - 결합 방식에 따른 구분

  * 강 결합(밀 결합 : Tightly Coupled) 방식 : 각 처리기가 공유 기억 장치를 통하여 한 가지 일을 처리하는 고속 처리 방식

  * 약 결합(소 결합 : Loosely Coupled) 방식 : 상호 무관한 많은 양의 일을 처리하는 분산 처리 시스템

 

 - 처리기 및 메모리 상호 연결 구조

  * 공유 Bus형 연결 구조 : 메모리, 입출력 프로세서 등이 버스로 연결됨.

  * 크로스바 스위치형 연결 구조 : 각 프로세스와 메모리 모듈 버스 사이의 교차점에 크로스바 스위치로 연결

  * 다단계 상호 연결 구조 : 다단계 망을 구성하는 오메가 스위치는 2개의 입력이 상호 교환되어 2개의 출력이 나오는 형태

 

4) 벡터 처리기(Vector Processor) : 파이프라인 기법을 이용한 다중 처리기법, 시스톨릭 배열 구조2로 나타냄, 비용 성능면 우수,

                                                 응용의 한계와 프로그램 등의 단점이 있음

 

병렬 컴퓨터 구조의 분류

1) 플린(Flynn)의 분류 : 처리기가 동시에 수행하는 명령과 데이터의 수에 따라 구분하는 방법

 - SISD : 단일 프로세서 시스템, 실행 과정은 여러 개의 단계로 나누어 파이프라인으로 연결하여 처리하는 방식

 - SIMD : 하나의 명령에 여러 개의 데이터를 처리하는 배열 처리 형태, 배열처리기가 속함

 - MISD : 여러개의 명령이 수행되어 하나의 데이터가 처리되는 구조, 거의 사용되지 않음

 - MIMD : 여러개의 명령어에 의해 여러개의 데이터가 처리되는 구조, 진정한 의미의 병렬 처리 방법

 

2) 펭(Feng) 분류

 - 최대 병렬 수행도 : 단위 시간에 처리할 수 있는 최대 비트 수, 비트 슬라이스 길이와 단어의 길이를 곱해서 면적으로 나타내게 됨.

 - 펭 분류 방법

  * 단어 순차 비트 순차 : 한 번에 한 비트씩 처리하는 방식

  * 단어 순차 비트 행렬 : 한 번에 한 단어씩 처리하는 방식

  * 단어 병렬 비트 순차 : 여러 개의 단어를 묶어 그 중 한 개의 비트씩 슬라이스 단위로 순차 처리하는 방식

  * 단어 병렬 비트 행렬 : 여러 개의 단어를 묶어서 단어 단위로 처리하는 방식